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اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاطﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ وزارة اﻟﺘﻌﻠﯿﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ ﺟﺎﻣ

اﻟﺠﻤﮭﻮرﯾﺔ اﻟﺠﺰاﺋﺮﯾﺔ اﻟﺪﯾﻤﻘﺮاطﯿﺔ اﻟﺸﻌﺒﯿﺔ وزارة اﻟﺘﻌﻠﯿﻢ اﻟﻌﺎﻟﻲ و اﻟﺒﺤﺚ اﻟﻌﻠﻤﻲ ﺟﺎﻣﻌﺔ ﺑﺎﺟﻲ ﻣﺨﺘﺎ ر-ﻋﻨﺎﺑﺔUNIVERSITE BADJI MOKHTAR- ANNABA FACULTE : Sciences de l’Ingéniorat DEPARTEMENT : Électrotechnique MEMOIRE DE MASTER DOMAINE : Sciences et Technologies FILIERE : Électrotechnique OPTION : Réseaux électriques Thème : GESTION DU SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE D’UNE ALIMENTATION PRIVEE CONNECTE AU RESEAU Présenté par : Dirigé par : TRAORE Massitan LABAR Hocine Jury de soutenance: - TOURAB Wafa Présidente MCB Université d’Annaba - LABAR Hocine Rapporteur Professeur Université d’Annaba - BENALIA Nadia Examinatrice MCB Université d’Annaba Promotion : juin 2017 Au nom d’ALLAH le tout miséricordieux, le très miséricordieux. Louange à Lui pour m’avoir permis par Sa grâce de vivre ce jour, et de finaliser mon cursus pas ce mémoire. Je Lui suis reconnaissante et Le prie de m’accorder de ces biens. Je remercie également mes parents pour la confiance qu’ils ont su placé en moi, pour les bonnes valeurs qu’ils ont pu m’inculquer, soyez-en fiers. Je ne saurais vous récompenser pour tout ce que vous avez fait pour moi depuis toujours, seulement considérez ce mémoire comme gage de ma gratitude et mon humilité face à votre présence, vos encouragements, vos bénédictions et tous vos sacrifices. Qu’Allah vous rétribue de la meilleure manière. Je remercie du fond du cœur mon encadreur monsieur le Professeur LABAR Hocine, pour son assistance, son encouragement et surtout sa patience durant la réalisation de ce travail ; ainsi qu’à Madame BENALIA, et à Madame TOURAB qui ont accepté de le juger. Mes remerciements vont à l’endroit de toutes les bonnes personnes que j’ai eu à rencontrer durant mon séjour en Algérie : la communauté malienne, à mes amies et amis qui m’ont toujours soutenue, et à toutes mes sœurs de la cité 2000 lits de Chaiba, ainsi qu’à mes promotionnaires algériens en Master réseau électrique. Et je ne pourrais terminer sans remercier l’Etat Algérien pour leur formation de qualité, à tous les professeurs qui ont contribué à ma formation à l’université Badji Mokhtar d’Annaba, particulièrement ceux du département d’électrotechnique, déterminés et dévoués dans leur travail et toujours à l’écoute des étudiants. A tous ceux qui de près ou de loin m’ont moralement, physiquement, et financièrement soutenue, qu’Allah vous récompense. Je dédie ce mémoire aux personnes les plus chères à mon cœur. A mon tendre et chaleureux père TRAORE Mamadou ; A ma très douce mère DIAKITE Kani. A Mama, A Vieux, Machié, Coumba, Baini. A toute ma famille. SOMMAIRE : Introduction générale………………………………………………………….......................1-2 Chapitre I : Généralités sur les énergies renouvelables ……………........................3-10 Introduction ……………………………………………………………………........................3 I.1- Production de l’énergie électrique…………………………………………........................3 1.1. Les centrales thermiques ………………………………………………….........................4 1.2. Les centrales nucléaires…………………………………………………….......................5 1.3. Les centrales hydroélectriques…………………………………………….........................6 1.4. Les centrales éoliennes…………………………………………………….........................7 1.5. Les centrales solaires ou photovoltaïques…………………………………........................8 I.2- L’énergie renouvelable…………………………………………………….........................9 Conclusion……………………………………………………………………........................10 Chapitre II : Modélisation du panneau solaire…………………….........................11-27 Introduction…………………………………………………………………….......................11 II.1- Principe d’une cellule photovoltaïque…………………………………….......................11 II.2- La cellule solaire………………………………………………………...........................12 2.1. Cellule au silicium monocristallin…………………..…………………….......................12 2.2. Cellule au silicium poly-cristallin…………………………………………......................13 2.3. Cellule au silicium amorphe………………………………………………......................13 II.3- Jonction PN utilisé comme capteur……………………………………….......................14 II.4- Caractéristique d’un module solaire………………………………………......................16 4.1. Caractéristique courant-tension I(V)………………………………………......................16 4.2. Caractéristique puissance-tension P(V)…………………………………….....................17 4.3. Influence de l’éclairement et la température sur les courbes I(V) et P(V).........................17 II.5- Zones de fonctionnement du module solaire……………………………........................20 II.6- Modélisation des cellules photovoltaïques ………………………………......................20 6.1. Modèle à sept paramètres (7P)……………………………………………......................21 6.2. Modèle à six paramètres (6P).………………………………………….....................…..22 6.3. Modèle à cinq paramètres (5P)………………………….………………....................….23 6.4. Modèle à quatre paramètres (4P)………………………………………….......................24 6.5. Modèle à trois paramètres (3P)……………………………………………......................24 II.7- Liaison des cellules photovoltaïques…………………………………….........................25 7.1. Groupement en série………………………………………………………......................25 7.2. Groupement en parallèle…………………………………………………........................26 7.3. Groupement mixte (série-parallèle)……………………………………….......................26 Conclusion……………………………………………………………………........................27 Chapitre III : Modélisation du hacheur………………………………....................28-39 Introduction…………………………………………………………………….......................28 III.1- Hacheur dévolteur………………………………………………………........................29 III.2- Hacheur survolteur..…………………………………………………….........................32 III.3- Hacheur dévolteur-survolteur……………………………………………......................33 III.4- Commandes MPPT des convertisseurs DC-DC…………………………......................35 4.1. Algorithme d’incrémentation de l’inductance…………………………….......................36 4.2. Méthode de perturbation et d'observation (P&O)...……………………….......................37 Conclusion…………………………………………..…………………………......................39 Chapitre IV : Simulation et résultats…...................................................................40-51 Introduction...............................................................................................................................40 IV.1- L’outil Matlab/Simulink..................................................................................................40 IV.2- Simulation........................................................................................................................42 2.1. Simulation du panneau solaire...........................................................................................42 2.2. Simulation d’un système photovoltaïque connecté à une charge triphasée.......................45 2.3.Simulation d’un système photovoltaïque connecté au réseau.............................................47 Conclusion................................................................................................................................51 Conclusion générale.............................................................................................................52-53 LISTE DES FIGURES : Chapitre I : Généralités sur les énergies renouvelables Figure I.1 : Les centrales thermiques à flamme............................................................................4 Figure I.2 : Centrale nucléaire......................................................................................................5 Figure I.3 : Centrale hydroelectrique...........................................................................................6 Figure I.4 : Photo d’une centrale éolienne....................................................................................7 Figure I.5 : Photo d’une centrale solaire.......................................................................................8 Figure I.6 : La part de l’énergie renouvelable dans la production mondiale...............................10 Chapitre II : Modélisation du panneau solaire Figure II.1 : Description d’une photopile ou cellule photovoltaïque..........................................12 Figure II.2 : Cellule au Silicium Monocristallin.........................................................................13 Figure II.3 : Cellule au Silicium Poly-cristallin.........................................................................13 Figure II.4 : Cellule au Silicium amorphe (couche mince).........................................................14 Figure II.5 : La Jonction P-N......................................................................................................14 Figure II.6 : Caractéristique I (V) d’une jonction PN.................................................................15 Figure II.7 : Schéma électrique équivalent d’une jonction PN...................................................15 Figure II.8 : L’effet photovoltaïque_ la lumière incident déplace..............................................16 Figure II.9 : Caractéristique I(V) d'un module solaire, T=25°C.................................................17 Figure II.10 : Caractéristiques P (V) d'un panneau solaire, T=25°C...........................................17 Figure (II.11) : L’influence de l’éclairement sur la caractéristique I(V).....................................18 Figure (II.12) : L’influence de l’éclairement sur la caractéristique P=f(V)................................18 Figure (II.13) : L’influence de la température sur la caractéristique I=f(V)...............................19 Figure (II.14) : L’influence de la température sur la caractéristique P=f(V)..............................19 Figure II.15 : Les différentes zones de la caractéristique I (V), T=25°C....................................20 Figure II.16 : Modèle à 7 paramètres.........................................................................................21 Figure II.17 : Modèle à 6 paramètres.........................................................................................22 Figure II.18 : Modèle à 5 paramètres.........................................................................................23 Figure II.19 : Modèle à 4 paramètres.........................................................................................24 Figure II.20 : Modèle à 3 paramètres.........................................................................................24 Figure II.21 : Association des modules en série.........................................................................25 Figure II.22 : Caractéristique résultante d'un groupement en série de ns cellules identiques......25 Figure II.23 : Association des modules en parallèle...................................................................26 Figure II.24 : Caractéristique résultante d'un groupement en parallèle des cellules identiques..26 Figure II.25 : Association mixte des modules............................................................................27 Figure II.26 : Caractéristique résultante d'un groupement mixte................................................27 Chapitre III : Modélisation hacheur Figure III.1 : Schéma du principe d’alimentation à découpage..................................................28 Figure III.2 : Schéma d’un quadripôle électrique.......................................................................28 Figure III.3 : Période de fermeture et d’ouverture d’un commutateur.......................................29 Figure III.4 : Schéma de principe d’un convertisseur dévolteur.................................................30 Figure III.5 : Schéma équivalent du hacheur dévolteur ; (a) : k fermé ; (b) : k ouvert.................30 Figure III.6 : Schéma de principe d’un convertisseur Boost......................................................32 Figure III.7 : schémas équivalents du hacheur survolteur ; (a) : k fermé ; (b) : k ouvert..............32 Figure (III.8) : Convertisseur dévolteur-survolteur....................................................................33 Figure (III.9) : Schémas équivalents du hacheur dévolteur-survolteur, (a) : K fermé, (b) : K ouvert........................................................................................................................................34 Figure III.10 : Schéma synoptique d’un système photovoltaïque avec MPPT...........................35 Figure (III.11): Signe de (dP/dV) sur différentes zones de fonctionnement...............................37 Figure (III.12) : Organigramme de la méthode de perturbation et d'observation......................38 Chapitre IV : Simulation et résultats Figure IV.1 : Bibliothèque SIMULINK.....................................................................................41 Figure IV.2 : Schéma bloc de simulation d’un panneau photovoltaïque....................................42 Figure IV.3 : Caractéristique I(V), T=30+273,15......................................................................43 Figure IV.4 : Caractéristique P(V), T=30+273,15.....................................................................43 Figure IV.5 : Caractéristique I(V), T=25+273,15......................................................................44 Figure IV.6 : Caractéristique P(V), T=25+273,15.....................................................................44 Figure IV.7 : Schéma bloc de simulation d’un générateur photovoltaïque raccordé à une charge triphasée....................................................................................................................................45 Figure IV.8 : V_DC et I_DC au point DC.................................................................................46 Figure IV.9 : P et Q respectivement aux points FC et IB...........................................................46 Figure IV.10 : Vabc_FC au neoeud FC et Vabc_IB et Iabc_IB au nœud IB.............................47 Figure IV.11 : Schéma bloc de simulation d’un générateur photovoltaïque raccordé au réseau........................................................................................................................................48 Figure IV.12 : V_DC et I_DC au point DC...............................................................................49 Figure IV.13 : P et Q respectivement aux points FC et IB..........................................................49 Figure IV.14 : Vabc_FC au neoeud FC et Vabc_IB et Iabc_IB au nœud IB...............................50 LISTE DES SYMBOLES : K : constante de Boltzmann (1,381.10-23J/K) T : température °c Q : charge de l’électron γ: facteur de qualité de la jonction Eg : énergie de la bande interdite (V) NS : nombre de cellules en série NP : nombre de cellules en parallèle G : éclairement (W/m2) IL : courant photonique (A) I01 et I02 : courants de saturation des diodes 1 et 2 (A) γ1 et γ2 : facteurs de qualité des diodes 1 et 2 A1 et A2 : facteurs d’accomplissement des diodes 1 et 2 Rs : résistance série (Ω) Rsh : résistance shunt (Ω) ID1 et ID2 : courants des diodes 1 et 2 (A) ICC : courant de court-circuit (A) VCO : tension du circuit ouvert (V) T : période (V) d : rapport cyclique K : interrupteur C : capacité IC1 et IC2 : courants des capacités 1 et 2 (A) VI et VO : tensions d’entrée et de sortie du hacheur (V) Ii et IO : courant d’entrée et de sortie (A) VL : tension aux bornes de la bobine (V) LISTE DES ABREVIATIONS : GPV : générateur photovoltaïque MPPT : maximum power point tracking MPP : maximum power point DP : fonction dérivée de la puissance DV : fonction dérivée de la tension DI : fonction dérivée du courant P&O : méthode perturbation et observation Résumé : Dans ce travail, on a étudié la modélisation et la simulation du fonctionnement électrique d’un système photovoltaïque, et vaguement son adaptation par une commande numérique « perturbation et observation » assurant la poursuite de la puissance maximale fournie par le générateur PV. Dans notre étude, on a simulé et analysé les uploads/Litterature/ traore-massitan.pdf