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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 UNIVERSITE DE BOUMERDES FACULTE DES HYDROCABURES ET DE LA CHIMIE Département : Automatisation des Procédés Industriels et Electrification Laboratoire : Automatique Appliquée Mémoire de Magister Spécialité : Génie électrique. Option : Automatisation des Procédés Industriels et traitement de signal. Présenté par : Yahia BAKELLI Thème : Etude et Dimensionnement d’un Convertisseur Statique pour la Connexion d’un Générateur Photovoltaïque au Réseau Soutenu publiquement le : 04/ 07 / 2005 Devant le jury composé de : Mr M. HADDADI Professeur (ENP) Président Mr I. HABI C. C. Université de Boumerdes Rapporteur Mr. A. MALEK M. R (CDER) Co-Rapporteur Mr M. BELHAMEL Directeur de Recherche (CDER) Examinateur Mr C. LARBES PhD, C. C (ENP) Examinateur Mme B. NADJI C. C. Université de Boumerdes Examinateur Boumerdès : 2005 This document is created by GIRDAC PDF Converter trial version GIRDAC PDF Converter full version doesn‘t add this green footer Full version can be ordered from http://www.girdac.com/Products/Buy.htm République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique UNIVERSITE DE BOUMERDES FACULTE DES HYDROCABURES ET DE LA CHIMIE Département : Automatisation des Procédés Industriels et Electrification Laboratoire : Automatique Appliquée Résumé du mémoire de Magister Spécialité : Génie électrique. Option : Automatisation des Procédés Industriels et traitement de signal. Présenté par : Yahia BAKELLI Thème : Etude et Dimensionnement d’un Convertisseur Statique pour la Connexion d’un Générateur Photovoltaïque au Réseau Soutenu publiquement le : / / 2004 Devant le jury composé de : Mr M. HADDADI Professeur (ENP) Président Mr I. HABI C. C. Université de Boumerdes Rapporteur Mr. A. MALEK M. R (CDER) Co-Rapporteur Mr M. BELHAMEL Directeur de Recherche (CDER) Examinateur Mr C. LARBES PhD, C. C (ENP) Examinateur Mme B. NADJI C. C. Université de Boumerdes Examinateur Boumerdès : 2004 This document is created by GIRDAC PDF Converter trial version GIRDAC PDF Converter full version doesn‘t add this green footer Full version can be ordered from http://www.girdac.com/Products/Buy.htm SOMMAIRE Introduction générale 6 CHAPITRE 1 Généralités sur les Systèmes Photovoltaïques 1.1 Introduction 8 1.2 Effet photovoltaïque et la jonction PN 8 1.3 Cellule photovoltaïque 9 1.3.1 Modèle d’une cellule photovoltaïque 9 1.3.2 Caractéristiques d’une cellule photovoltaïque 10 1.3.2.1 Caractéristique (I-V) d’une cellule photovoltaïque 12 1.3.2.2 Caractéristique de puissance d’une cellule photovoltaïque 13 1.3.2.3 Facteur de forme d’une cellule photovoltaïque 14 1.3.2.4 Rendement d’une cellule photovoltaïque 14 1.3.5 Effet d’éclairement sur la caractéristique (I-V) 15 1.3.4 Effet de la température sur la caractéristique (I-V) 16 1.4 Générateur photovoltaïque 17 1.5 Translation à d'autres conditions de température et d'éclairement 18 1.5.1 Méthode selon la norme CEI 891 18 1.5.2 Méthode simplifiée 19 1.6 Différentes configurations des systèmes photovoltaïques 20 1.6.1 Systèmes à couplage direct 21 1.6.2 Systèmes fonctionnant au fil du soleil 21 1.6.3 Systèmes avec stockage électrique 21 1.6.4 Systèmes avec appoint électrique 21 1.7 Conclusion 22 CHAPITRE 2 Dispositif de poursuite de point de puissance maximale (MPPT) 2.1 Introduction 23 2.2 Différents types de dispositif de poursuite de point de puissance maximale 23 2.2.1 Méthode analogiques 24 2.2.1.1 Méthode de la tension fixe 24 2.2.1.2 Méthode de la tension fixe améliorée 24 This document is created by GIRDAC PDF Converter trial version GIRDAC PDF Converter full version doesn‘t add this green footer Full version can be ordered from http://www.girdac.com/Products/Buy.htm 2.2.1.3 Méthode de la cellule pilote 25 2.2.1.4 Méthodes basées sur le contrôle de la puissance 25 2.2.2 Méthodes numériques 26 2.2.2.1 Méthode "perturber et observer 26 2.2.2.2 Méthode de la conductance incrémentée 28 2.3 Rappel sur le hacheur 30 2.3.1 Hacheur série (Buck) 30 2.3.1.1 Principe de fonctionnement 30 2.3.1.2. Fonctionnement sur charge R L 31 2.3.1.2.1. Etude du fonctionnement 32 2.3.1.2.2. Calcul des valeurs moyennes des tensions et intensités 33 2.3.1.2.3. Calcul de ic(t) 34 2.3.1.2.4. Ondulation de courant 34 2.3.1.3. Fonctionnement sur charge R L Em 34 2.3.2. Hacheur Parallèle (Boost) 36 2.3.2.1. Schéma du montage 36 2.3.2.2. Etude du fonctionnement 37 2.3.2.3. Calcul des valeurs moyennes des tensions et intensités 38 2.3.2.4. Estimation de la capacité C 39 2.4 Choix entre le Boost et Buck 40 2.5 Conclusion 40 CHAPITRE 3 Système photovoltaïque connecté au réseau 3.1 Introduction 41 3.2 Les Systèmes Photovoltaïques Connectés au Réseau (SPCR) 42 3.2.1 Les systèmes Photovoltaïques connectés au réseau sans batterie de stockage 42 3.2.2 Les systèmes Photovoltaïques connectés au réseau avec batterie de stockage 43 3.3 Aperçu sur la taille des installations photovoltaïques connectées au réseau 44 3.4 Onduleur connecté au réseau dans un SPCR 45 3.4.1 Historique 45 3.4.2 Principe de fonctionnement de l’unité de conditionnement de puissance (UCP) dans un système photovoltaïque connecté au réseau 47 3.4.2.1 Différents cas de fonctionnement de l’onduleur de l’UCP 48 This document is created by GIRDAC PDF Converter trial version GIRDAC PDF Converter full version doesn‘t add this green footer Full version can be ordered from http://www.girdac.com/Products/Buy.htm 3.4.3 Technique de commande d’un onduleur 49 3.4.3.1 La commande MLI 49 3.4.3.1 La commande par hystérésis 51 3.4.4 Etude de l’UCP 52 3.4.4.1 Hacheur boost 52 3.4.4.2 Onduleur 53 3.4.4.2.1 Dynamique du système 54 3.4.4.3 Régulation du courant de l’onduleur 55 3.4.4.3.1 Régulation de la puissance maximale 56 3.4.4.3.2 Régulation de la tension du bus continu Uc 57 3.4.4.3.3 Boucle de régulation du la composante réactive et harmonique du courant de la charge 58 3.4.4.4 Formulation du courant de référence 60 3.4.5 Dimensionnement de l’unité de conditionnement de puissance dans un SPCR 62 3.5 Conclusion 70 CHAPITRE 4 Simulation du Système Photovoltaïque connecté au réseau 4.1 Introduction 71 4.2 Validation du modèle analytique 72 4.3 Comparaison de différentes méthodes d’MPPT 77 4.4 Simulation de l’onduleur en pont en compensateur statique de la puissance réactive 81 4.5 Simulation de l’onduleur en filtre d’harmoniques et compensateur du réactif 85 4.6 Conclusion 92 Conclusion générale 94 Bibliographie 96 Annexe A1 Formules appliquées pour la réalisation des blocs utilisés dans le calcul Ioref100 Annexe A2 Schéma internes des sub-systèmes utilisés dans la simulation 102 Annexe A3 Schéma internes des sub-systèmes utilisés dans la simulation 106 This document is created by GIRDAC PDF Converter trial version GIRDAC PDF Converter full version doesn‘t add this green footer Full version can be ordered from http://www.girdac.com/Products/Buy.htm Nomenclature Eg : Largeur de la bande interdite (eV) (1.1eV pour le Silicium) IL : Courant photogénéré par la cellule photovoltaïque sous éclairement donné (A) Io : Courant de saturation de la diode ou courant à l’obscurité (A) q : Charge de l’électron (C) RS : Résistance série du cellule photovoltaïque (Ω). RSh : Résistance parallèle ou shunt (Ω) m : Coefficient d’idéalité de la cellule photovoltaïque k : Constante de Boltzmann (1,3810-23 J/K) T : Température absolue (K) VOC : tension à circuit ouvert (V) Isc : Courant de court-circuit de la courbe de référence (A) Pm : Puissance maximale débitée par la cellule photovoltaïque (W) Im : Courant maximal de la cellule photovoltaïque (A) Vm : Tension maximale de la cellule photovoltaïque (V) FF : Facteur de forme d’une cellule photovoltaïque Pi : Puissance incidente sur la surface de cellule photovoltaïque (W) G : Eclairement global incident sur la cellule photovoltaïque (W/m2) S : Surface totale de la cellule photovoltaïque (m2). IPV : Courant générateur photovoltaïque (A) VPV : Tension du générateur photovoltaïque (V) NP : Nombre de modules photovoltaïques associés en parallèle NS : Nombre de modules photovoltaïques associés en série I1, V1 : Coordonnées d'un point de la courbe de référence I2, V2 : Coordonnées d'un point de la courbe désirée G1, T1: Eclairement et température dans les conditions de mesure G2, T2: Eclairement et température dans les conditions désirées K : Facteur de correction de la courbe (0,00125 Ohm/ºC) ∆G : Variation d’éclairement relatif (W/m²) ∆T : Variation de température (K) This document is created by GIRDAC PDF Converter trial version GIRDAC PDF Converter full version doesn‘t add this green footer Full version can be ordered from http://www.girdac.com/Products/Buy.htm Te : Période d’échantillonnage (s) V(k), I(k), Vref(k), P(k) : respectivement tension, courant du GPV, tension de référence et la puissance à l’instant k*Te V(k-1), I(k-1), Vref(k-1), P(k-1) : respectivement tension, courant du GPV, tension de référence et la puissance à l’instant (k-1)*Te C : Pas d’incrémentation de la tension de référence (V). K : Interrupteur K T : Période d’un signal (s) < ui > : Valeur moyenne de ui(t) P : Puissance active (W) Q : Puissance réactive (Var) H : Puissance déformante io : Courant délivré par l’onduleur (A) Lo : Inductance de lissage de courant (H) Vo : Tension à la sortie de l’onduleur (V) vr : Tension du réseau (V) ir : Courant délivré/injecté par/dans le réseau (A) Vrmax : Valeur maximale de la tension du réseau (V) f : Fréquence du réseau (50Hz) fp : Fréquence de la porteuse triangulaire ou en dents de scie (Hz) r : Coefficient de réglage m : Indice de modulation Vref : Tension de référence (V) ∆V : Bande d’hystérésis. Ich1 : Fondamentale du courant de charge (A) Iref : Composante de la compensation de puissance max et la uploads/Litterature/ memoire-de-magister-specialite-genie-ele-pdf.pdf