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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de

UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté des Sciences Appliquées Département de Génie Electrique Mémoire MASTER ACADEMIQUE Domaine : Sciences et technologies Filière : Electrotechnique Spécialité : Electrotechnique industrielle Présenté par : HANANOU FATIHA ROUABAH AICHA Thème: Soutenu publiquement Le : 09 /06/2014 Devant le jury : Année universitaire 2013/2014 Mr. T.Laamaid MA (B) Président UKM Ouargla Mr .Dj.Abdessemed MA (B) Encadreur/rapporteur UKM Ouargla Mr.Y.Guehrar MA (A) Examinateur UKM Ouargla Mr. M.R.Razoug MA (B) Examinateur UKM Ouargla Modélisation et simulation d’un système photovoltaïque Laamayad Remerciements Avant tout nous tenons nos remerciements à notre dieu de nos avoir Donné la force et le courage. A la suite Nous tenons à remercier vivement Mr. Dj.ABDESSEMED notre promoteur qui a fourni des efforts énormes, par ses Informations ses conseils et ses encouragements. Nous tenons également à remercier messieurs les membres de jury pour L’honneur qu’ils nos ont fait en acceptant de siéger à notre soutenance Nos vifs remerciements aussi à Mr.Dj.TAIBI, Mr. A.Mehaouchi Et Mr.L.KHETTACHE, et Tous deux maîtres assistants à l’université D’Ouargla, pour avoir accepté d’être examinateurs de ce travail. Et tous les professeurs de département de Génie électrique A tous ce qui furent à un moment ou à toute instante partie prenante de ce travail. Nos plus chaleureux remerciements pour tous ceux qui de prés et de loin ont contribué à la réalisation de cette mémoire. Dédicaces Avant tous, je remercie dieu le tout puissant de M’avoir donné le courage et la patience pour réaliser Ce travail malgré toutes les difficultés rencontrées. Je dédie ce modeste travail : A mes très chers parents, que dieu les garde et les Protège pour leurs soutien moral et financier, pour Leurs encouragements et les sacrifices qu’ils ont endurés. A mes frères Fatah lamine hamada yakoob issa A mes sœurs et mon mari, surtouts cheima A basilic biotique iman amani omima Souad lodjin Mohamed Yousef A tout familles Rouabah, Mechri Aux chers amis (es) A tous ce que j’aime et qui m’aiment A tous mes collègues d’études surtout ceux D’électrotechnique. Dédicaces Je dédie ce modeste travail à : Mes très chers parents, pour leur sacrifices, et qui n’ont jamais cessé de m’encourager que dieu me les garde. Ma sœur : Ibtissame. Mes très chérés frères : Kamel, takai Eddine. Mes grands-mères que dieu me le garde. Tous mes aimes. FATIHA Liste des symboles E : Eclairement (W/m2). D : Diamètre de soleil(1.39.109m). Dt : Diamètre de soleil(1.27.107m). DLTS : Distance moyenne soleil terre(1.5.101m). Rp : Résistance parallèle shunt(ȍ). Rs : Résistance série(ȍ). Iph : Le photo-courant (A). Isat : Courant de saturation (A). Tc : Température de jonction (°K). G : L’éclairement de référence (1000 W/m2). Į : Le coefficient de courant en fonction de température (A/°C). Tref: La température de référence (298 °K). n : Facture de non idéalité de la jonction. Icc : Le courant de court-circuit (A). Vco : La tension de circuit ouvert (V). Ns : Nombre de modules dans le panneau en série. Np : Nombre de modules dans le panneau en parallèle. Pmax : La puissance maximale produite PV (W). Vmax : Tension qui correspond à la puissance maximale (V). Imax : Courant qui correspond à la puissance maximale (A). Vopt : Tension optimale (V). Iopt : Courant optimum (A). Vco : Tension à circuit ouvert (V). Icc : Courant de court-circuit (A) K : coefficient de Boltzman (1.38.10-23 J / K) Tc : Température de la cellule (C°) Abréviation utilisées PV: Panneau Photovoltaïque. GPV: Générateur Photovoltaïque. FF: Facteur de forme. MPPT: Maximum Power Point Tracking. P&O: Perturbation et Observation. DC: Courant Continu (Direct Current). AC: Courant Alternatif (Alternative Current). Listes des figures Chapitre I : Figure (I.1) : Schéma de principe d'un générateur photovoltaïque 04 Figure (I.2) : Structure basique d’une cellule solaire 08 Figure (I.3) : Le principede fonctionnement d’une cellule solaire 10 Figure (I.4): Schéma équivalant d'une cellule photovoltaïque 11 Figure (I.5) : Les différentes zones de Caractéristique I(V) d’un générateur Photovoltaïque 14 Figure (I.6): Module photovoltaïque 15 Figure (I.7) : Câblage des cellules dans un module 15 Figure (I.8) : Exemple de caractéristique courant-tension d’un module 16 Figure (I.9) : La caractéristique I=f(v) en fonction de l’éclairement 17 Figure (I.10) : La caractéristique P=f(v) en fonction de l'éclairement 17 Figure (I.11) : La caractéristique de I=f(V) en fonction de température 18 Figure (I.12) : La caractéristique de P= f(V) en fonction de température 18 Figure (I.13) : Association de N modules solaires en série 19 Figure (I.14) : Association de Np modules solaires en parallèle 20 Figure (I.15) : Association mixte Nsx Np modules solaires 20 Figure (I.16) : Panneau photovoltaïque 21 Chapitre II : Figure (II.1) : Les différents types des convertisseurs statiques 24 Figure (II.2) : Symbole d'un convertisseur DC-DC 25 Figure (II.3) : Schéma électrique d'un hacheur buck 26 Figure (II.4) : Chronogrammes de courant et tension d'un hacheur buck 27 Figure (II.5) : Schéma électrique d'un hacheur buck fermé 27 Figure (II.6) : Schéma électrique d'un hacheur buck ouvert 28 Figure (II.7) : Schéma électrique d'un hacheur boost 28 Figure (II.8) : Chronogrammes de courant et tension d'un hacheur boost 29 Figure (II.9) : Schéma électrique d'un hacheur boost fermé 29 Figure (II.10) : Schéma électrique d'un hacheur boost ouvert 30 Figure (II.11) : Schéma de Principe d’un Onduleur Triphasé En Pont 31 Figure (II.12) :Chaîne de conversion d’énergie solaire comprenant une commande MPPT 32 Figure (II.13) : Recherche et recouvrement du Point de Puissance Maximale a) suite à une variation d'éclairement, b) suite à une variation de charge, c) suite à une variation de température 33 Figure (II.14) : Principe classique d’une MPPT pouvant étre implantée en numérique 34 Figure (II.15) : Principe de fonctionnement d’une commande MPPT 36 Figure (II.16) : Changement d’éclairement et conséquence sur les courbes de puissance d’un générateur PV ainsi que sur l’adaptation source-charge 37 Figure (II.17) : Principe de la méthode à contre réaction de tension avec tension de référence 37 Figure(II.18) : Principe de la méthode MPPT à courant de référence en fonction de I sc 38 Figure(II.19) : Algorithme de perturbation et de l’observation (P et O) 39 Figure(II.20) : Algorithme incrémental conductance 40 Chapitre III : Figure (III.1) : Système photovoltaique 43 Figure (III.2) : Circuit électrique équivalent d’une cellule photovoltaïque 43 Figure (III.3) : Schéma Bloc du module solaire dans SIMULINK 46 Figure (III.4) : Résultats de simulation des caractéristiques (courant-tension) du GPV 46 Figure (III.5): Résultats de simulation des caractéristiques (puissance-tension) du GPV 47 Figure (III.6) : Résultats de simulation des caractéristiques Courant-Tension pour différent éclairement et une température T = 25°C 47 Figure (III.7) : Résultats de simulation des caractéristiques Puissance-Tension pour différent éclairement et une température T = 25°C 48 Figure (III.8) : Résultats de simulation des caractéristiques Courant-Tension pour différent température et un éclairement E = 1000 W/m2 48 Figure (III.9) : Résultats de simulation des caractéristiques Puissance-Tension pour différent température et un éclairement E = 1000 W/m2 49 Figure (III.10) : Schéma block d’un convertisseur buck 50 Figure (III.11) : Résultats de simulation de la tension aux bornes de la charge 50 Figure (III.12) : Résultats de simulation de la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge 50 Figure (III.13) : Résultats de simulation de la valeur moyenne de la tension aux bornes de la charge 51 Figure (III.14) : Schéma block d’un convertisseur boost 51 Figure (III.15) : Signal commande DC/DC (gâchette- d’hacheur) 52 Figure (III.16) : Résultats de simulation de la tension d’entée du hacheur boost 52 Figure (III.17) : Résultats de simulation de la tension de sortie du hacheur boost 53 Figure (III.18) : Block des 08 modules en SIMULINK 54 Figure (III.19) : Résultats de simulation de courbe P(V) des 08 modules 54 Figure (III.20) : Organigramme de l’algorithme Perturbation et Observation (P&O) 56 Figure (III.21) : Schéma de simulation de l’algorithme de perturbation et de l’observation (P & O) 56 Figure (III.22) : Bloc de MPPT en SIMULINK 57 Figure (III.23) : Résultats de simulation du rendement de l’hacheur pour éclairement variable 57 Figure (III.24) : Résultats de simulation des courbes de puissance pour éclairement constante 58 Figure (III.25) : Résultats de simulation des courbes de puissance pour éclairement variable 58 Figure (III.26) : Résultats de simulation du rendement de l’hacheur pour éclairement variable 59 Figure (III.27) : Résultats de simulation des courbes de puissance pour éclairement constante 59 Figure (III.28) : Résultats de simulation des courbes de puissance pour éclairement variable 60 Tableau : Tableau (I.1) : Evénement notables dans l’histoire du photovoltaïque 07 Tableau (III.1) : Caractéristique électrique du module 45 Sommaire Introduction générale 01 Chapitre I : Généralité sur les systèmes photovoltaïques I.1. Introduction 04 I.2.L’énergie solaire 04 I.3.Rayonnement solaire 05 I.4.Notions préliminaires sur le rayonnement solaire 06 I.4.1. Rayonnement direct 06 I.4.2. Rayonnement diffus 06 I.4.3. Rayonnement réfléchi 06 I.4.4. Rayonnement global 06 I.5.L’effet photovoltaïque 06 I.6. La cellule photovoltaïque 08 I.6.1. Principe de fonctionnement 09 I.6.2.Les différents types de cellules solaires (cellules photovoltaïque) 10 I.6.3.Circuit équivalent et modèle mathématique 11 I.7.Générateur photovoltaïque 12 I.7.1. uploads/Geographie/ hananou-rouabah.pdf