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الجمھورية الشعبية الديمقراطية الجزائرية République Populaire et Démocratique Al

الجمھورية الشعبية الديمقراطية الجزائرية République Populaire et Démocratique Algérienne وزارة التعليم العالي و البحث العلمي Ministère de L’Enseignement Supérieur et la Recherche Scientifique جامعة _ الجياللي بونعامة_ خميس مليانة Université Djilali Bounaama Khemis Miliana Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Technologie Mémoire du Projet de Fin d’Etudes Pour l’obtention du diplôme de Master En « Génie électrique » Option : « Automatique et Informatique Industrielle Présenté Par :  CHAMI KAWTHER Thème Modélisation d’une batterie liée à un systéme Photovoltaïque Soutenu publiquement, le 09 / 07 / 2019 , devant le jury composé de : Mr Docteur HIMOUR YASSINE Président Mr Docteur HOCINE ABDELFATAH Encadreur Mr Docteur ABDEREZZAK BILAL Co-Encadreur Mr Docteur BOUKLI OMAR Examinateur Année universitaire 2019/2020 Remerciement Le travail dans ce mémoire a été effectué ou sein du laboratoire d’Energie et des Systèmes Intelligents (LESI) à l’université de DJILALI BOUNAAMA KHEMIS_MILIANA, qui a été encadré par Messieurs les docteurs ABDELFATAH HOCINE Et ABDEREZZAK BILAL. Je tiens à les remercier pour avoir accepté d'être directeurs de ce mémoire, pour leurs remarques qui m'ont permis finaliser au mieux ce travail. Je remercie les candidats au poste de docteurs SAAD KOUDRI et MOHAMED ELHADI HAOUHACHIE pour leurs précieuses aide pendant tout le long de ce travail. Je tiens aussi à remercier les Membres du Jury qui me font l'honneur d’évaluer ce travail. Je tiens également à remercier ma famille qui m’a toujours soutenu tout au Long de Mes études. Dédicaces Je dédie ce travail à mes parents, Mes frères, mes sœurs pour Leurs soutiens Et leur encouragement Table des notations & Nomenclatures SAPV Systèmes photovoltaïques autonomes Voc Voltage of open circuit (tension de ciruit, ouvert) Ibat Courant de la batterie PV Photovoltaïque GPV générateur photovoltaïque VRLA valve-regulated lead-acid AGM Absorbent Glass Mat. DSP Data acquisition system PCI Peripheral Component Interconnect R&D Recherche et développement CAN Control Area Network ADC convertisseur analogique numérique MLI modulation de largeur d'impulsion. DAS Digital Signal. Processor) SOC State of charge. LOE level of energy SOH State of health Vbat Tension de batterie Ri Résistance interne MPPT Maximum power point tracking PWM Pulse width modulation DC Direct currant AC Alternatif currant UV Ultraviolet Vg Tension de gazage Vec Tension de saturation Vsc Tension de sur charge Vc Tension de charge Vdc Tension de décharge nc Facteur de coulomb Table des matières 1 Introduction générale ........................................................................................................... 2 2.1 Chapitre 1 : Architecture d’un systéme de production électrique photovoltique ............ 3 2.2 Introduction ..................................................................................................................... 3 2.3 L'énergie solaire : ............................................................................................................ 3 2.4 Cellule solaire : ................................................................................................................ 4 2.5 Panneaux photovoltaïques. .............................................................................................. 5 a. Association .................................................................................................................. 5 b. Protection : .................................................................................................................. 6 2.6 Classification des systèmes de production photovoltaïque : ........................................... 7 a. Les systèmes autonomes : ........................................................................................... 7 b. Les systèmes connectés au réseau : ............................................................................. 8 2.7 Les dispositifs électriques d’une installation photovoltaïque .......................................... 9 2.7.1 Les régulateurs : ...................................................................................................... 9 a. Le rôle d’un régulateur dans un système photovoltaïque : .......................................... 9 b. Les types des régulateurs de charge : ........................................................................ 10 a. Choix d’un régulateur solaire : .................................................................................. 10 2.7.2 Les Onduleurs ........................................................................................................ 10 a. Définition ................................................................................................................... 10 b. Choix d’onduleur : ..................................................................................................... 11 2.8 Câblage : ........................................................................................................................ 11 2.8.1 Type de branchements ........................................................................................... 11 a. Branchement série : ................................................................................................... 11 b. 8.2 Branchement parallèle : ....................................................................................... 12 c. Branchement mixte .................................................................................................... 12 2.8.2 Connecteurs mâles et femelles .............................................................................. 13 2.8.3 Les sections des câbles : ........................................................................................ 13 2.9 Sécurité électrique dans une installation photovoltaïque : ............................................ 15 a. Protection DC : .......................................................................................................... 15 b. Protection AC : .......................................................................................................... 15 2.10 Les batteries ............................................................................................................... 16 2.10.1 Type des batteries ................................................................................................. 17 2.10.2 Batterie acide au plomb : ...................................................................................... 18 2.10.3 Caractéristiques des batteries au plomb : ............................................................. 19 2.11 Conclusion ................................................................................................................. 19 3 Chapitre 2 : Instrumentation et acquisition de données .................................................... 19 3.1 Introduction : ................................................................................................................. 20 3.2 Présentation générale du banc d’essai ........................................................................... 20 a. Une armoire électrique : ............................................................................................ 21 b. Panneaux photovoltaïques ......................................................................................... 22 3.3 Système d’acquisition de données : ............................................................................... 22 3.3.1 Définition ............................................................................................................... 22 3.3.2 Composition d’un systéme d’acquisition de données ........................................... 23 3.4 Présentation générale du système en temps réel : .......................................................... 24 3.4.1 Présentation de la carte DSPACE 1104 : ............................................................... 24 3.4.2 La structure d'un programme en temps réel ........................................................... 26 3.5 Les Capteurs .................................................................................................................. 28 3.5.1 Thermocouple : ...................................................................................................... 29 a. Implémentation sous Matlab ..................................................................................... 29 3.5.2 Le Module de mesure ............................................................................................ 30 3.6 Présentation de DSPACE CONTROLDESK ................................................................ 31 3.7 Travail expérimental ...................................................................................................... 32 3.7.1 L’interprétation des résultats : ............................................................................... 33 a. La phase de charge : .................................................................................................. 33 3.7.2 La phase de décharge : .......................................................................................... 35 4 Chapitre 3 : Modélisation d’une batterie acide-plomb .................................................... 37 4.1 Introduction : ................................................................................................................. 37 4.2 Introduction à la modélisation dans les systèmes PV : .................................................. 37 4.2.1 Modélisation d'une batterie au plomb-acide .......................................................... 38 a. L’état de charge (EDC) : ........................................................................................... 39 b. Le niveau d’énergie : ................................................................................................. 39 c. La variation de la tension terminale : ........................................................................ 40 d. Tension de transition : ............................................................................................... 43 4.3 Simulation statique : ...................................................................................................... 44 4.3.1 Le transfert de la tension de sortie Vbat : .............................................................. 45 4.3.2 Interprétation : ....................................................................................................... 46 4.3.3 Etat de santé de la batterie : ................................................................................... 49 4.4 Conclusion : ................................................................................................................... 51 5 Chapitre 4 : Extraction des paramètres internes ................................................................ 52 5.1 Introduction ................................................................................................................... 52 5.2 Aperçu sur les algorithmes génétiques : ........................................................................ 52 5.3 Application des algorithmes génétiques : ...................................................................... 53 5.3.1 La population initiale : ........................................................................................... 53 5.3.2 La fonction fitness : ............................................................................................... 54 5.3.3 Sélection ................................................................................................................ 55 5.3.4 Croissement : ......................................................................................................... 56 5.3.5 La mutation :.......................................................................................................... 56 5.4 Algorithme d'optimisation proposé ............................................................................... 57 5.5 Application de l’algorithme ........................................................................................... 58 5.5.1 Programmation sous Matlab .................................................................................. 58 5.5.2 L’Erreur moyenne ................................................................................................. 62 5.5.3 La fonction fitness ................................................................................................. 62 5.5.4 Résultats ................................................................................................................ 63 5.5.5 Tension estimé : ..................................................................................................... 64 5.6 L’extraction des paramètres de la zone de Surcharge : ................................................. 64 5.7 Conclusion ..................................................................................................................... 65 Conclusion générale .................................................................................................................... 66 Liste des figures Figure 1:énergie solaire. ................................................................................................................ 3 Figure 2 : Circuit équivalent d'une cellule solaire ........................................................................ 4 Figure 3:panneau de 36 cellule ...................................................................................................... 6 Figure 4:Schématisation d'un GPV avec diodes by-pass et diode anti-retour. ............................. 7 Figure 5: structure d'un système autonome ................................................................................... 8 Figure 6 :structure d'un système connectés au réseau . ................................................................ 8 Figure 7 : organigramme de répartition des différents systèmes photovoltaïque .......................... 9 Figure 8 :les différents éléments d'onduleur ............................................................................... 11 Figure 9: deux panneaux /batteries branché en série ................................................................... 12 Figure 10 : deux Panneaux/ Batteries en paralléle . .................................................................... 12 Figure 11 :panneaux/ batteries Branché en mixte ...................................................................... 13 Figure 12 :connecteurs mal & femelle. ....................................................................................... 13 Figure 13 :le contenu interne de la batterie ................................................................................. 16 Figure 14 :photo du banc d'essai utilisé . .................................................................................... 20 Figure 15 :régulateur solaire STECA SOLARIX 2525, onduleur solaire Victron 1200VA ..... 21 Figure 16 :Schéma fonctionnel d'un système d'acquisition de données sur PC .......................... 23 Figure 17 : Banc Expérimental. ................................................................................................... 24 Figure 18 : La carte Dspace DS1104 R&D ................................................................................. 25 Figure 19:a) panneau d’extension CLP1104, b) dongole.. ......................................................... 26 Figure 20 :Structure de contrôle en temps réel............................................................................ 27 Figure 21 :Chronométrage de contrôle en temps réel ................................................................. 28 Figure 22 : thermocouple type K ................................................................................................. 29 Figure 23 :Système de mesure de température. ........................................................................... 30 Figure 24 : carte de mesures pour Dspace ................................................................................... 31 Figure 25 : exemple d'interface de commande de logiciel CONTROLDESK ............................ 31 Figure 26 : travail expérimental .................................................................................................. 32 Figure 27 : acquisitions des données sous Simulink .................................................................. 33 Figure 28 :mesure en temps réel de la phase de charge .............................................................. 34 Figure 29 :mesure en temps réel de la phase de charge. ............................................................. 35 Figure 30 :Circuit équivalent de base pour la batterie ................................................................. 38 Figure 31 :plat forme générale sous Matlab/ Simulink de modèle statique ................................ 44 Figure 32 : la partie de transfert de la tension de sortie Vbat ..................................................... 46 Figure 33 :courant de charge/Décharge ...................................................................................... 46 Figure 34 : l'évolution de la résistance interne ............................................................................ 47 Figure 35 :Influence de la température sur la tension batterie Vbat ............................................ 47 Figure 36 : Influence de la température sur l’état de charge ....................................................... 48 Figure 37 : Influence de la température sur le niveau d'énergie .................................................. 48 Figure 38 : la roulette .................................................................................................................. 55 Figure 39 : processus de croissement .......................................................................................... 56 Figure 40 : processus de Mutation . ............................................................................................ 57 Figure 41 :organigramme principale ........................................................................................... 59 Figure 42 : Organigramme des différentes tensions de la batterie......................................... 60 Figure 43 : les étapes de AG ....................................................................................................... 61 Figure 44 : l'erreur moyenne ....................................................................................................... 62 Figure 45 : l'évolution de la fonction fitness ............................................................................... 63 Figure 46 ; tension de sortie estimé ............................................................................................. 64 Figure 47 : évolution de la zone de charge en fonction de la variation du courant ..................... 65 Liste des tableaux Tableau 1 : Résistance de câble de type H07RNF ...................................................................... 14 Tableau 2 :avantages et inconvénients des différentes types des batteries. ................................ 18 Tableau 3: caractéristique de la batterie plomb –acide ............................................................... 19 uploads/Science et Technologie/ modelisation-batterie-agm-photovoltique-chami-kawtherr.pdf