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Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque

Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque. C. ALONSO, R. LEYVA-GRASA, H. VALDERRAMA-BLAVI, CID-PASTOR, R. PEDROLA-VALS, M-F. SHRAIF, V. BOITIER, I. QUEINNEC, D. LAGRANGE, A. MARTINEZ. Premiers travaux sur un module Boost comprenant une MPPT.

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  1. Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. ALONSO, R. LEYVA-GRASA, H. VALDERRAMA-BLAVI, CID-PASTOR, R. PEDROLA-VALS, M-F. SHRAIF, V. BOITIER, I. QUEINNEC, D. LAGRANGE, A. MARTINEZ

  2. Premiers travaux sur un module Boost comprenant une MPPT. - Module de conversion élémentaire comprenant une MPPT • Evaluation des différents chargeurs pour systèmes PV. • Banc de mesures réalisé spécifique • Amélioration des MPPT • Nouvelles architectures de conversion. • AC-LFR, N-AC-LFR, Multi Niveaux • Partenariat URV - LAAS Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 2 - Plan de l’exposé

  3. L’optimisation des systèmes photovoltaïques Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 3 -

  4. Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 4 - L’optimisation des systèmes PV • Thème général des recherches. • Création de chaines de conversion modulaires photovoltaïques, • Développement de lois de commandes spécifiques, • Développement de convertisseurs statiques dédiés de faible puissance (100W), • Etude des associations des convertisseurs • Enjeux. - Réduction des coûts, - Augmentation de la fiabilité, - Connaissance des systèmes complexes, - Conception et réalisation optimisée des systèmes.

  5. Financement : ECODEV (de 1997 à 2002) Contrat Région Midi-Pyrénées Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 5 - Site expérimental d’étude • Développement d’un site expérimental • 1kW de panneaux, 16 batteries de 80 Ah • Conception d’un site modulaire ouvert pouvant évoluer selon les besoins

  6. IPV L D IS Ie Control VPV Charge PV VS C Ve Load Ce PV RC Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 6 - Etage d’adaptation source- charge Exemple de convertisseur DC-DC Utilisé comme adaptateur entre charge et source Connexion électrique directe Entre le générateur PV et la charge

  7. PPV PPV R1 R2 ICC1 P1 PPM1 R3 ICC2 PPM2 P2 R4 VPV VPV VOC1 VOC2 VBat Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 7 - Problème d’adaptation source- charge dans les générateurs PV Problèmes à résoudre en 97 sur le convertisseur statique - Obtention de convertisseurs statiques de très faibles puissances et de très haute performance - Association optimale des convertisseurs elementaires pour obtenir des chaines modulaires hautement fiabilisées

  8. Principe de la commande MPPT PPV PPV P2b P1c P2c P2a P1b P2d P2b P1a P1b P1d P1c_cas1 P2c P1a P1c_cas2 VPV P2a VPV Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 8 - Changement brutal des conditions d’ensoleillement et répercution sur la recherche du MPP Principe de base de la commande MPPT • Limitation des commandes MPPT •  Les courbes P(V) du générateur peuvent présenter plusieurs MPP •  Des changements brutaux d’ensoleillement ou de charge peuvent arriver • à tout moment •  Les oscillations autour du MPP entraînent des pertes

  9. Triangular Generator LPF cf Array Current - - Flip Flop Multiplier + + Array Voltage LPF cs RC Circuit PWM Comparator Comparator cf > cs Salameh & al. Proc. Of Ann. Solar Energy Soc., 1988 Boost Control Signal Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 9 - La commande MPPT du LAAS • Système de contrôle •  Implantation utilisant uniquement des composants analogiques •  Permet des fréquences de commutation plus élevées •  Permet une réduction des tailles des composants passifs • Constitution •  Mesure des courants et tensions du panneau photovoltaïque •  Recherche permanente du MPP par oscillations autour de lui •  Compromis existant entre la dynamique et la performances

  10. Amélioration et caractérisation des chaînes de conversion d’énergie photovoltaïque C. Alonso - 10 - Simulations de la MPPT Variation brutale d’éclairement

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