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République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Sup

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université Mouloud Mammeri de Tizi-Ouzou Faculté de Génie électrique et d’informatique Département d’électronique Mémoire de fin d’études En vue de l’obtention du diplôme d’ingénieur d’état en électronique Option : instrumentation THEME : Proposé et dirigé par : Etudié par : OURABIA. N MAMI AZIZ YAHIATENE RAHIM RAMIS -Promotion 2011- Conception et réalisation d’une carte de commande pour variateur de vitesse MICRO MASTER Adapté à l’énergie photovoltaïque. Remerciements Nous remercions Dieu tout puissant de nous avoir donné le courage et la volonté pour mener à bon escient notre projet. Au terme de ce travail, nous tenons à remercier notre promoteur monsieur OURABIA, qui n’a pas ménagé d’efforts pour nous encadrer dans notre projet de mémoire de fin d’études. Nos remerciements s’adressent également à tout le personnel du CDER de Bouzareah, qui a mis à notre disposition tout le matériel nécessaire durant notre stage pratique. Un remerciement particulier aux laborantins monsieur Berchiche et monsieur Korsi ainsi que monsieur Azzam qui ont mis à notre disposition tous les moyens pédagogiques durant la finalisation de notre carte. Nous profitons également de cette occasion, pour adresser nos sincères remerciements, à tous les enseignants ayant contribué à notre formation durant notre cursus universitaire. Ramis Aziz « On ne peut mieux vivre qu’en cherchant à devenir meilleur, ni plus agréablement qu’en ayant la pleine conscience de son amélioration. » Socrate. Dédicaces Je dédie ce modeste travail :  A toute ma famille : mes chers parents, mes frères, mes sœurs, mes oncles, mes tantes, mes cousins et cousines.  A tous mes amis.  A tous mes camarades de promotion.  A tous ceux qui me sont très chers. Aziz « Il est bien plus beau de savoir quelque chose de tout, que de savoir tout d’une chose ; cette universalité est la plus belle. » Blaise Pascal. Dédicaces Je dédie ce modeste travail :  A toute ma famille : mes chers parents, ma sœur, mes oncles et tantes.  A tous mes amis de la résidence universitaire Hasnaoua 1, et particulièrement à : Abd ellah, Razik, Fawzi, et Mohamed Saied  A mes compagnons de chambre : Hakim, Djebbar, et Lounes avec lesquels j’ai développé une sincère fraternité.  A mes amis : Aziz, Ahmed, Achour Hamdaoui, Mouloud, et Toufik.  A tous mes camarades de promotion.  A tous ceux qui me sont très chers. Ramis Sommaire Introduction générale --------------------------------------------------------------------------------1 Chapitre 1 1. Préambule ------------------------------------------------------------------------------------------3 2. Le soleil ---------------------------------------------------------------------------------------------3 3. Le rayonnement solaire ------------------------------------------------------------------------ 3 4. Atlas solaire d’Algérie ---------------------------------------------------------------------------5 5. Les cellules photovoltaïques ------------------------------------------------------------------ 6 5.1 Introduction --------------------------------------------------------------------------------------- 6 5.2 Les différentes technologies ------------------------------------------------------------------- 7 5.3 Processus de fabrication ------------------------------------------------------------------------ 7 5.4 Les modules photovoltaïques au silicium --------------------------------------------------- 8 5.5 Les panneaux PV avec des cellules monocristallines ------------------------------------ 8 5.6 Les panneaux PV avec des cellules poly cristallines -------------------------------------- 9 5.7 Les modules PV amorphes --------------------------------------------------------------------- 9 5.8 Les autres modules photovoltaïques composites et organiques-----------------------9 5.9 Comparatif des différentes technologies au silicium ----------------------------------- 10 5.10 Les modules PV double face ---------------------------------------------------------11 6. Principe de fonctionnement ----------------------------------------------------------------- 11 7. Modélisation mathématique ---------------------------------------------------------------- 13 8. Modèle de la température ------------------------------------------------------------------- 15 8.1 Température de la jonction ------------------------------------------------------------------ 15 8.2 Variation du courant de saturation --------------------------------------------------------- 16 8.3 Variation du courant de court circuit ------------------------------------------------------- 16 8.4 Variation de la tension à circuit ouvert -----------------------------------------------------16 9. Caractéristiques I-V -----------------------------------------------------------------------------17 9.1 Point de fonctionnement optimal ----------------------------------------------------------- 18 9.2 Rendement énergétique maximum --------------------------------------------------------- 18 9.3 Association des cellules en série ------------------------------------------------------------- 19 9.4 Association des cellules en parallèle -------------------------------------------------------- 19 Chapitre 2 1 Définition et description --------------------------------------------------------------------------22 2 Principe de fonctionnement ---------------------------------------------------------------------22 3 Technologie du moteur asynchrone -----------------------------------------------------------23 3.1 Le stator ---------------------------------------------------------------------------------------------23 1 3 3 3 5 6 6 7 7 8 8 9 9 9 10 11 11 13 15 15 16 16 16 17 18 18 19 19 22 22 23 23 3.2 Le rotor------------------------------------------------------------------------------------------------24 3.3 Symboles électriques ----------------------------------------------------------------------------- 25 4 Fonctionnement du moteur asynchrone ------------------------------------------------------ 25 4.1 Glissement -------------------------------------------------------------------------------------------25 4.2 Fonctionnement à vide ---------------------------------------------------------------------------26 4.3 Fonctionnement en charge ----------------------------------------------------------------------26 4.3.1 Caractéristiques mécaniques -----------------------------------------------------------------26 4.4 Bilan des puissances et des pertes -------------------------------------------------------------28 4.4.1 La puissance absorbée ------------------------------------------------------------------------ -29 4.4.2 Les pertes par eﬀet Joule au stator --------------------------------------------------- 29 4.4.3 Les pertes fer-------------------------------------------------------------------------------------- 29 4.4.4 La puissance transmise dans l’entrefer ------------------------------------------------ 29 4.4.5 Pertes Joule au rotor ------------------------------------------------------------------------ 30 4.4.6 Puissance électromagnétique et moment du couple électromagnétique -------------------------------------------- 30 4.4.7 Pertes mécaniques rotationnelles -----------------------------------------------------------30 4.4.8 Puissance mécanique et couple utile et ---------------------------------------------30 4.4.9 Rendement ----------------------------------------------------------------------------------------31 5 calculs des couples -----------------------------------------------------------------------------------31 5.1 Expression du couple électromagnétique ----------------------------------------------------31 5.2 Expression du couple utile -----------------------------------------------------------------------31 6 Modélisation mathématique du moteur asynchrone triphasé--------------------------31 6.1 Moteur à l'arrêt, rotor bloqué, -------------------------------------------------------- 33 6.2 Moteur en rotation -------------------------------------------------------------------- 34 6.3 Schéma équivalent ramené au primaire ----------------------------------------------------- 35 6.4 Signification physique de la résistance --------------------------------------------------- 35 7 Démarrage du moteur ----------------------------------------------------------------------------- 35 7.1 Démarrage direct ---------------------------------------------------------------------------------- 36 7.2 Pilotage de la vitesse de rotation -------------------------------------------------------------- 36 Chapitre 3 1. Définition -------------------------------------------------------------------------------------------- 38 2. Schéma synoptique d’un variateur de vitesse------------------------------------------ 38 3. Principe de fonctionnement -------------------------------------------------------------------- 39 4. Organisation interne des variateurs de vitesse ----------------------------------------- 39 4.1 Module de contrôle ------------------------------------------------------------------------------ 40 4.2 Module de puissance ---------------------------------------------------------------------------- 40 5. Variation de vitesse pour moteur asynchrone-------------------------------------------- 40 5.1 Réglage par variation de tension --------------------------------------------------------------- 40 5.2 Réglage par variation de fréquence --------------------------------------------------------- 24 25 25 25 26 26 26 28 29 29 29 29 30 30 30 30 31 31 31 31 31 33 34 35 35 35 36 36 38 38 39 39 40 40 40 40 41 Partie pratique 1. Le but du projet -------------------------------------------------------------------------------------- 2. Schéma synoptique du projet -------------------------------------------------------------------- 3. Bloc d’alimentation --------------------------------------------------------------------------------- 3.1 Type de panneaux solaires utilisés -------------------------------------------------------- 3.2 Dimensionnement des panneaux solaires --------------------------------------------- 4. Bloc de commande---------------------------------------------------------------------------------- 4.1 Carte de pilotage de la vitesse------------------------------------------------ a) Description de la carte de pilotage----------------------------------------------------- b) Schéma synoptique------------------------------------------------------------------------- 4.2 Constituants de la carte de pilotage de la vitesse-------------------------- 4.2.1 Module d’acquisition de données------------------------------------------- 4.2.1.1 Schéma de conditionnement------------------------------------------------------------------- 4.2.1.2 Les capteurs utilisés------------------------------------------------------------------------------ a) Le capteur de tension ---------------------------------------------------------------------- b) Le capteur de courant ------------------------------------------------------------------------ c) Le capteur de température------------------------------------------------------------------ 4.2.2 Module de traitement -------------------------------------------------------- a) Les différentes familles des PIC---------------------------------------------------------- b) Identification du Pic 16F877A-------------------------------------------------------------- c) Caractéristiques du Pic 16F877A --------------------------------------------------------- d) Répartition des ports du Pic 16F877A ----------------------------------------------------- e) L’oscillateur utilisé ---------------------------------------------------------------------------- f) Le convertisseur analogique numérique du PIC 16F877A --------------------------- 4.2.3 Module d’affichage ---------------------------------------------------------- 4.2.4 Module de commande -------------------------------------------------------- 4.2.5 Module de communication ------------------------------------------------ a) Protocole de transmission ----------------------------------------------------------------- b) Paramètres mis en jeu ------------------------------------------------------------------------ c) Principe d’adaptation PIC – RS 232 ------------------------------------------------------ d) Le circuit électrique de la liaison série --------------------------------------------------- 4.3 Réalisation de la carte de pilotage de la vitesse ----------------------------- a) Schéma électrique --------------------------------------------------------------------------- b) Le circuit imprimé ----------------------------------------------------------------------------- c) Schéma d’implantation des composants------------------------------------------------ d) photo de la carte ------------------------------------------------------------------------------ 4.4 Consignes et stockage d’informations --------------------------------------- 4.4.1 Les organigrammes ------------------------------------------------------------- a) Organigramme du programme manuel ------------------------------------------------- b) Organigramme du programme automatique ------------------------------------------ 42 42 42 42 44 44 44 44 45 45 45 45 46 46 46 47 48 48 48 49 49 50 50 51 52 54 54 55 56 57 58 58 59 60 61 62 62 62 63 4.4.2 Etapes de programmation du PIC 16F877A ---------------------------- a) Le CCS ------------------------------------------------------------------------------------------- b) Chargement du programme avec PIC START plus------------------------------------ 4.4.3 Conception logicielle --------------------------------------------------------- a) Logiciel HyperTerminal ----------------------------------------------------------------------- b) Aperçu de l’interface graphique ------------------------------------------------------------- 5. Bloc de puissance ---------------------------------------------------------------------------------- 5.1 Variateur de vitesse MICRO MASTER ----------------------------------------- 5.1.1 Schéma bloc du variateur de vitesse ------------------------------------ 5.1.2 Paramétrage du MICRO MASTER ------------------------------------------- a) Touches et fonctions du panneau de commande ----------------------------------------- b) Paramètres de réglages ------------------------------------------------------------------------ 5.2 Le moteur asynchrone triphasé à cage d’écureuil -------------------------------------------- a) Constitution du moteur asynchrone triphasé a cage d’écureuil -------------------- b) Plaque signalétique du moteur ------------------------------------------------------------ 6. Valeurs obtenues ---------------------------------------------------------------------------------- Conclusion générale ------------------------------------------------------------------------------------------ 65 65 65 65 65 66 66 67 68 69 69 70 71 71 72 72 73 Introduction générale 1 L'énergie électrique produite dans le monde représente un défi de grande importance. En effet, les besoins énergétiques des sociétés industrialisées ne cessent d’augmenter. Par ailleurs, les pays en voie de développement auront besoin de plus en plus d’énergie pour mener à bien leur développement. une grande partie de la production mondiale d’énergie est actuellement produite à partir de sources fossiles. La consommation de ces sources donne lieu à des émissions de gaz à effet de serre et donc à une augmentation de la pollution. La consommation excessive du stock de ressources naturelles réduit les réserves de ce type d’énergie de façon dangereuse pour les générations futures. A la différence des énergies fossiles, les énergies renouvelables sont des énergies propres, à ressource illimitée, offrant une indépendance de lieu. L’intégration de ce type d’énergie dans le domaine industriel s’avère une solution économique et écologique. De par sa superficie et sa situation géographique, l'Algérie dispose d'un gisement solaire important, La durée annuelle d'insolation sur la quasi-totalité du territoire national peut atteindre les 3900 heures. Cependant, bien que les régions sud soient uploads/Geographie/ conception-et-realisation-d-x27-une-carte-de-commandepour-variateur-de-vitesse-micro-master-adapte-a-l-x27-energie-photovoltaique-pdf 1 .pdf