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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/329980090 Modélisation d'un système photovoltaïque relié au réseau : Contrôle des puissances active et réactive Présenté par : BELMELIANI Mohammed Réda et YOUCEF Wahiba Chapter · January 2017 CITATIONS 0 READS 7,932 1 author: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: grid connected photovoltaic systems View project Développement d'un logiciel de simulation des systèmes PV View project Hocine Abdelhak Azzeddine University Mustapha Stambouli of Mascara 27 PUBLICATIONS 13 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Hocine Abdelhak Azzeddine on 17 January 2019. The user has requested enhancement of the downloaded file. REPUBLIQUE ALGERIENNE DÉMOCRATIQUE ET POPULAIRE MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE UNIVERSITE MUSTAPHA STAMBOULI DE MASCARA FACULTE DES SCIENCES ET DE LA TECHNOLOGIE DÉPARTEMENT D’ELECTROTECHNIQUE MEMOIRE EN VUE DE L'OBTENTION DU DIPLÔME DE MASTER II SPÉCIALITÉ : ELECTROTECHNIQUE, OPTION : RESEAUX ELECTRIQUES THEME Modélisation d’un système photovoltaïque relié au réseau : Contrôle des puissances active et réactive Présenté par : BELMELIANI Mohammed Réda et YOUCEF Wahiba Soutenu le : /06/2018 Devant le Jury composé de : Mr. MILOUDI Kaddour Président Mr. CHAOUCH Djamel Eddine Encadreur Mr. DJILANI KOBIBI Y.I. Examinateur Mr. BENABOUN Adel Examinateur Mr. AZZEDINE Hocine Abdelhak Co-encadreur Promotion 2017-2018 I Dédicace Je dédie ce modeste travail en premier lieu à mes parents qui m’ont soutenu pour me permettre de réaliser tous mes objectifs et qu’ils trouvent ici toute ma reconnaissance et ma gratitude Mes très chers frères Mes très chères sœurs A toute la famille A tous mes camarades et mes amis en particulier Merzoug Mohammed El Amine Belmeliani Med Réda II Dédicace Avant tous, je remercie mon 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 leur soutien moral et financier, pour leurs encouragements et les sacrifices qu’ils ont endurés. A mes sœurs : Fatima et Djamila A ma nièce : Malak Lobna et mon neveu : Mohamed Islam A toute ma famille : Youcef et Kenan A tous mes amis proches, mes collègues d’études surtout ceux D’électrotechnique. A mon binôme Belmeliani Mohamed Réda Je désire remercier aussi Boulahfa Chadli Djamel pour son aide sans égale et son affection si sincère. Enfin je remercie tous ce que j’aime. Wahiba III Remerciement Avant tout, je remercie ALLAH, le tout puissant, de m’avoir donné le courage et la volonté pour accomplir ce travail. Nous tenons à remercier nos encadreurs Monsieur Azzedine Hocine Abdelhak et Monsieur Chaouch Djamel-Eddine d’avoir proposé un sujet aussi intéressant, pour leurs conseils, leur disponibilité et pour nous avoir fait profiter de leurs connaissances et de leurs qualités tant professionnelles qu’humaines. Nos respectueux remerciements vont à l’ensemble des membres du jury pour l’intérêt porté à notre travail. Nous voudrons aussi remercier Monsieur Djilani Kobibi Youcef Islam qui nous a aidés pour le bon déroulement de ce travail et toute personne qui nous a aidés à atteindre ce point-là. Nous remercions en final tout le corps enseignant et administratif qui ont contribué à notre formation universitaire. IV Sommaire Dédicace ................................................................................................................................ I Remerciement ..................................................................................................................... III Sommaire ............................................................................................................................ IV Liste des figures ................................................................................................................. VII Liste des tableaux ............................................................................................................. VIII Liste des abréviations ....................................................................................................... VIII Introduction générale ............................................................................................................ 1 Chapitre I Généralités sur l’énergie Photovoltaïque .......................................................... 3 I.1 Energies non renouvelables et énergies renouvelables ............................................. 4 I.2 Energie solaire ........................................................................................................ 4 I.2.1 Généralité sur l’énergie solaire ......................................................................... 4 I.2.2 Rayonnement solaire ........................................................................................ 5 I.2.3 Spectre du rayonnement ................................................................................... 6 I.2.4 Les technologies d’exploitation d’énergie solaire ............................................. 7 I.3 Energie photovoltaïque ........................................................................................... 7 I.3.1 Généralité sur l’énergie photovoltaïque ............................................................ 7 I.3.2 Histoire de l'énergie photovoltaïque ................................................................. 8 I.3.3 Définition du l’énergie photovoltaïque ............................................................. 8 I.3.4 L’effet photovoltaïque ...................................................................................... 9 I.3.5 Principe de la conversion ............................................................................... 10 I.3.6 Cellule photovoltaïque ................................................................................... 11 I.4 Les composants d’un système photovoltaïque ....................................................... 13 I.4.1 Module photovoltaïque .................................................................................. 13 I.4.2 Caractéristiques d’un module PV ................................................................... 14 I.4.3 Les convertisseurs de puissance ..................................................................... 15 I.5 Différents types de systèmes PV ........................................................................... 16 I.5.1 Système isolé ou autonome ............................................................................ 16 I.5.2 Système raccordé au réseau ............................................................................ 16 I.5.3 Utilisations des systèmes solaires ................................................................... 16 I.6 Avantages et inconvénients des systèmes photovoltaïques ..................................... 17 I.6.1 Avantages ...................................................................................................... 17 I.6.2 Inconvénients ................................................................................................. 17 Chapitre II Modélisation des systèmes photovoltaïques.................................................... 18 II.1 Introduction .......................................................................................................... 19 II.2 Modélisation d'une cellule photovoltaïque ............................................................. 19 V II.2.1 Cas d’une cellule idéale ................................................................................. 19 II.2.2 Cas d’une cellule réelle .................................................................................. 20 II.3 Système MPPT ..................................................................................................... 22 II.3.1 Principe ......................................................................................................... 22 II.3.2 Différents algorithmes MPPT ......................................................................... 23 II.3.3 Comparaison des techniques MPPT ............................................................... 29 II.3.4 Modélisation du hacheur ................................................................................ 29 II.4 Convertisseur DC-AC (onduleur) .......................................................................... 34 II.4.1 Modélisation de l’onduleur triphasé ............................................................... 34 II.4.2 Commande de l’onduleur (Commande MLI) .................................................. 35 Chapitre III Contrôle de la puissance active et la puissance réactive dans un système photovoltaïque connecté au réseau ...................................................................................... 37 III.1 Introduction ....................................................................................................... 38 III.2 Configuration proposée ..................................................................................... 38 III.3 Modélisation du panneau PV ............................................................................. 39 III.4 Système MPPT à base de réseau de neurones artificiels ..................................... 41 III.5 Système photovoltaïque raccordé au réseau BT en triphasé ................................ 44 III.5.1 Configuration proposée .................................................................................. 44 III.5.2 Contrôle de la puissance active et la puissance réactive injectées au réseau : Problématique ............................................................................................................. 45 III.5.3 Stratégie de contrôle ...................................................................................... 46 III.6 Conclusion ........................................................................................................ 52 Conclusion Générale ........................................................................................................... 53 Bibliographie ...................................................................................................................... 55 VI Liste des figures Figure I.1 Analyse spectrale du rayonnement solaire . ........................................................... 6 Figure I.2 Source photovoltaïque. .......................................................................................... 9 Figure I.3 Présentation schématique d’une cellule solaire. ................................................... 10 Figure I.4 Structure basique d’une cellule solaire . .............................................................. 11 Figure I.5 Les images de différents types de la cellule photovoltaïque. ................................ 13 Figure I.6 Module photovoltaïque. ...................................................................................... 14 Figure II.1 Schéma équivalent d'une cellule idéale .............................................................. 19 Figure II.2 Schéma équivalent d'une cellule réelle ............................................................... 20 Figure II.3 courbe de la caractéristique puissance MPPT ..................................................... 22 Figure II.4 Principe du MPPT ............................................................................................ 23 Figure II.5 Schéma de converge vers le PPM par P&O . ...................................................... 23 Figure II.6 Algorithme de MPPT a base de la méthode P&O ............................................... 24 Figure II.7 Bloc ANN diagramme avec deux entrées neurones ............................................ 25 Figure II.8 Bloc ANN diagramme avec trois entrées . .......................................................... 26 Figure II.9 Organigramme de l’algorithme FCO .................................................................. 26 Figure II.10 Organigramme de l’algorithme FCC ................................................................ 27 Figure II.11 Trajectoire par Incrémentation de Conductance................................................ 29 Figure II.12 Schéma du circuit électrique d'un convertisseur Buck ...................................... 30 Figure II.13 Périodes fermeture et ouverture d’un interrupteur. ........................................... 30 Figure II.14 Schémas équivalents du hacheur dévolteur (a) : K fermé, (b) : K ouvert ........... 30 Figure II.15 Schéma de principe d’un convertisseur Boost. ................................................. 31 Figure II.16 Schémas équivalents du hacheur survolteur ..................................................... 32 Figure II.17 Convertisseur dévolteur-survolteur . ................................................................ 33 Figure II.18 Circuit équivalent d’un Onduleur Triphasé . ..................................................... 34 Figure II.19 La modulation de largeur d’impulsion .............................................................. 36 Figure III.1 La configuration proposée ................................................................................ 38 Figure III.2 Courbes courant-tension du module Sunpower E18/300 fournies par le constructeur ........................................................................................................................ 40 Figure III.3 Influence de la température sur les performances du panneau ........................... 40 VII Figure III.4 Influence de l’ensoleillement sur les performances du panneau photovoltaïque(T=25°C) ..................................................................................................... 41 Figure III.5 Structure de réseau de neurones ........................................................................ 41 Figure III.6 Système MPPT complet ................................................................................... 42 Figure III.7 Convertisseur DC-DC élévateur (Boost) ........................................................... 42 Figure III.8 Profils de température et d’ensoleillement pour le test du MPPT proposé ........ 43 Figure III.9 Réponse en tension du MPPT proposé .............................................................. 43 Figure III.10 Réponse en courant du MPPT proposé ............................................................ 44 Figure III.11 Système PV raccordé au réseau en triphasé ..................................................... 44 Figure III.12 Contrôle de la puissance active et la puissance réactive injectées au réseau ..... 46 Figure III.13 Système PV connecté au réseau sur SIMULINK ............................................ 48 Figure III.14 Contrôle des puissances injectées au réseau (SIMULINK) .............................. 48 Figure III.15 fonctionnement en mode synchronisation ....................................................... 49 Figure III.16 courant injecté (synchronisation) .................................................................... 49 Figure III.17 Tension de réseau ........................................................................................... 50 Figure III.18 tension de sortie de l’onduleur triphasé (entre phase) ...................................... 50 Figure III.19 Fonctionnement en mode de compensation de la puissance réactive ............... 51 Figure III.20 contrôle de changement des puissances ........................................................... 52 VIII Liste des tableaux Tableau I.1 Technologies des énergies renouvelables . .......................................................... 4 Tableau I.2 Les différents types des cellules avec leur rendement. ....................................... 13 Tableau II.1 Comparaison des techniques MPPT . ............................................................... 29 Tableau III.1 caractéristiques électriques du module SunPower 300 Mesurées dans des conditions de test standards ................................................................................................. 39 Tableau III.2 caractéristiques électriques du module SunPower 300 ................................... 39 Liste des abréviations PV : Photovoltaïque. MPPT : Maximum Power Point Tracking. P&O : Perturbe & Observe. ANN : Artificiel neural networks. DC : Courant Continu (Direct Current). AC : Courant Alternatif (Alternative Current). MLI, PWM: Modulation de largeur d’impulsion (Pulse Width Modulation). BT : Basse tension. Rs : Résistance série [Ω]. Rsh : Résistance parallèle [Ω]. Vt : Tension thermique [V]. h : La constante de Planck (6,62 10-34 Js-1 uploads/Geographie/ injection-au-reseau.pdf