CHAPITRE II Etage D’adaptation Et Commande MPPT 2012
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012II.1 Introduction :Le soleil peut servir de source d’énergie pour faire chauffer de l’eau, réaliserdes fours solaires etc. , mais il peut aussi contribuer à la création d’électricité. Eneffet, on peut convertir cette énergie solaire en électricité grâce à des panneauxsolaires.Le panneau solaire sert de source, et par l’intermédiaire d’une régulation de tens ionou de courant, il alimente une charge. Dans ce cas-ci, on bénéficie de la présenced’une batterie qui prend le relais des panneaux solaires lorsque ceux-ci ne sontplus éclairés et donc ne peuvent plus donner d’électricité.Le système de régulation sert à adapter l’énergie puisée au soleil pour qu’elleconvienne à la charge et réponde à toutes les exigences voulues.Voici le schéma de base d’un système utilisant l’énergie solaire comme sourced’électricitéFigure (2.1)schéma de base d’une alimentation utilisant des panneaux solaires [1]On peut voir cela sous forme de blocs, ce qui se rapproche déjà plus d’une approcheélectrique des phénomènes. Schéma de base d’un système Panneaux solaires –Régulation - Charge.19
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012Figure (2.2) sché ma de base d’une alimentation utilisant des panneaux solairesII.2 Etage d’adaptation entre un générateur PV et une charge :Un GPV présente des caractéristiques I(V) non linéaires avec des PPM. Cescaractéristiques dépendent entre autre niveau d’éclairement et de la température de lacellule. De plus, selon les caractéristique de la charge sur laquelle le GPV débite, nouspouvons trouver un très fort écart entre la puissance potentielle du générateur et celleréellement transférée à la charge en mode connexion direct.Afin d’extraire à chaque instant le maximum de puissance disponible aux bornes duGPV et de la transférer à la charge, la technique utilisée classiquement est d’utiliser unétage d’adaptation entre le GPV et la charge comme décrit dans la figure (2.3). Cetétage joue le rôle d’interface entre les deux éléments en assurant à travers une actionde contrôle, proche possible de Pmax disponible [2]Figure (2.3) étage d’adaptation jouant le rôle d’interface de puissance entre un GPV et unecharge Pour l’i nterface P MAX du GPV20
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012Ce dernier par le biais d’une commande spécifique est alors susceptible de permettreau générateur de délivrer sa puissance maximale notée PMAX (PMAX Vopt . I opt , ou Voptet Iopt représente respectivement les tensions et courants optimaux du générateur PVpour une courbe I(V) donnée) tout en assurent que la tension ou bien le courant de lacharge correspond bien aux caractéristique de cette dernière.Pour le GPV fonctionne le plus souvent possible dans son régime optimal, la solutioncommunément adoptée est alors d’introduire un convertisseur statique qui joue le rôled’adaptateur source-charge (voire la figure suivant)Figure (2.4) chaine élémentaire de conversion photovoltaïque à base detransformateur DC contrôlé par une commande MPPTLa figure (2.4) montre le schéma de principe décrivant les foncions présentes dansun étage d’adaptation pour GPV réel conçu. Le principe de la commande MPPTdélivre l’action de contrôle appropriée afin de suivre le point de puissance maximaleen chaque instant.Le choix de la structure de conversion est effectué en fonction de la charge DC àalimenter. Nous avons besoin de structure de conversion survoltrice ou dévoltrice enfonction de la caractéristique de cette charge. Par exemple, si nous supposons que lacharge est une batterie au plomb, ce sont ses plages de tension de charge et dedécharge qui vont établir la structure la plus ad équate. [2]21
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012II.3Quelque type des régulateurs (adaptateur) pour l’alimentation :Il existe différentes topologies ou schémas de base pour réaliser des alimentationstelles que boost, buck, buck-boost, fly back, etc. Nous avons repris ici les différencesprincipales entre ces topologies. [1]II.3.1Boost :Le boost tire son nom du mot anglais qui veut dire augmenter, passer de quelque chosede petit à quelque chose de plus grand, ici la tension. C’est un circuit élévateur. Il secompose principalement d’une self, d’un switch, d’une diode de roue libre et d’ unecapacité et on verra sur les autres schémas que ces composants représentent la base denombreuses alimentations.Parfois un transformateur viendra se greffer sur le schéma comme pour le flyback dontnous parlerons juste après.[1]Le schéma d’un boost est le suivant :Figure (2.5) structure de convertisseur boostLe transistor (MOS) est travaillé comme un Switch est en parallèle et la diode ensérie. La capacité sert à stabiliser la tension de sortie (entre les bornes de la charge).Quand MOS est passe le courant, la self est en charge grâce à la source de tensiond’entré. Lorsque MOS est ne passe pas le courant, la tension sur l’inductance est de(tension de la charge (environ) – tension d’entré) et en fonction du temps qu’onlaissera MOS ouvert et fermé (en d’autres termes, en fonction de son duty-cycle), latension de sortie variera proportionnellement à ce facteur. De plus, elle sera plus22
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012grande que la tension d’entré ; ce qui conforte l’appellation de cet hacheur parallèlequi est boost. [1]II.3.2Buck :Le schéma de base de ce type figure (2.6) ici le Switch est en série, la diode est enparallèle et la self est toujours en série. La capacité de sortie est toujours là et remplittoujours la même fonction. On peut voir sur le timing la largeur du temps ON et OFFen fonction du facteur D duty-cycle.[1]Figure (2.6) structure de convertisseur buckII.3.3Buck- boost :La configuration en buck-boost se rapproche du buck mais ici, la diode et laself sont inversées et la diode est mise dans l’autre sens.Quand MOS est fermé on charge toujours la self et lorsque ce Switch s’ouvre, la selftire le courant à travers la diode.[1]Figure (2.7) structure de convertisseur buck-boost23
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012II.4 Etude de la commande MPPT :II.4.1 Nécessité de la commande MPPT [3] :Aujourd'hui, compte tenu du prix élevé des générateurs PV et du faible rendement desdispositifs de conversion photons-électrons mis en œuvre (entre 12 et17 %), ledéveloppement de cette énergie à grande échelle nécessite avant tout une améliorationde ces systèmes de telle sorte qu'ils puissent fonctionner, à tout instant, à leurpuissance maximale.En effet, les études en simulation dans les paragraphes précédents ont bien montréque l'énergie des photons convertie en électricité est une fonction fortement variableselon l'éclairement et la température mais aussi selon la charge qui est connectée augénérateur PV.Pour remédier à cette dernière innocence, des lois de commandes spécifiques ont étéConçues et mises au point à partir de 1968 afin de permettre à ces dispositifs deproduire leur maximum de puissance électrique, quelle que soit la charge.Ce type de commande est souvent nommé dans la littérature Recherche du Point dePuissance Maximale ou bien Maximum Power Point Tracking en anglo-saxon(MPPT).Le principe de base, comme l'indique son nom, commun à toutes ces commandes estd'effectuer une recherche permanente du point de puissance maximale (PPM).Ainsi, la principale fonction effectuée par ces commandes est d'assurer, à tout instant,une parfaite adaptation entre le générateur PV et sa charge fonctionnant au point depuissance max, le rôle d'interface de puissance étant assuré par un convertisseurstatique.Il existe plusieurs variantes, en fonction :du rendement électrique global de la chaîne de conversion souhaité par l'utilisateur,de la nature de la conversion de puissance permettant la connexion et l'adaptation àune charge donnée (DC-DC, DC-AC), du raccordement à un réseau électrique local ounon et de la quantité de puissance à fournir ainsi que de sa qualité,des conditions d'utilisation de l'énergie PV dans différentes applications qui peuventêtre soit terrestres, soit spatiales,24
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012de la précision de la recherche du PPM, de sa rapidité, de sa robustesse vis-à-vis desdifférentes perturbations du système. [3]II.4.2 Les première types de commande MPPT [2] :L’algorithme mis en œuvre dans les premières MPPT conçues relativement simple. Eneffet, les capacités des microcontrôleurs disponibles à cette époque étaient faibles etles applications, surtout destinées au spatial avaient beaucoup moins de contraintes envariation de température et d’éclairement que les applications terrestres.Appliqué au photovoltaïque, la commande exposée dans cet article est basé e sur unalgorithme de contrôle adaptatif, permettant de maintenir le système à son point depuissance maximum (PPM). Ce dernier est représenté en figure (2.8) et peut êtreimplanté entièrement en numérique. [2]Figure (2.8) principe classique d’une MPPT pouvant être implantée ennumérique [2]Le système démarre d’un rapport cyclique initiale α0 et d’une puissance P0 après avoireffectué la mesure de courant Ib et la tension Vb aux bornes de la batterie et du courantde charge Is, le produit [(Ib Is) x. Vb ] est calculé. Ce dernier est image de lapuissance instantanée Pn délivrée par le générateur PV à l’instant ou la mesure a étéeffectué.25
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012Cette image est alors comparée à la puissance P0 , si Pn est inférieure à P0 , alors α estincrémenté, sinon α est réduit. Une fois α modifié, P0 prend la valeur Pn et oneffectue une nouvelle mesure de Ib, Vb et Is pour calculer la nouvelle puissance Pn.Ainsi, par un algorithme numérique de recherche, on peut régler la précision de cettecommande de façon à obtenir un rendement MPPT proche de 100% en fonction del’algorithme implanté. De plus, le temps de calcule de la MPPT est directementfonction de l’algorithme implanté ainsi que des performances du microprocesseur.II.4.3 Principe de fonctionnement d’une commande MPPT [2] :Nous devons chercher le point de puissance maximal, pour cela no us comparons unpoint de puissance (P2) mesuré à l’instant (t) avec un point de puissance (P1) mesuré àl’instant (t-1) (figure 2.9).Si P1 P2, la dérivée est positive, cela signifie que nous nous rapprochons du point depuissance maximal.Si la drivée et négative, cela veut dire que nous avons dépassé le point de puissancemaximal.Ainsi, au démarrage du système, la recherche de PPM se fait progressivement, encherchant le premier maximum.Les commandes MPPT présentant finalement un bon co mpromis de rendement enstatique et dynamique mais aussi de robustesse sont basées sur une continuelleévaluation de la puissance et une comparaison avec l’état à l’instant précédent. [2]Figure (2.9) principe de fonctionnement d’une commande MPPT [2]26
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012Cependant, pour la plupart des commandes MPPT, pour arriver à converger dans debonnes conditions, quel que soit l’algorithme, il faut que les courbes de puissancedélivrées par le générateur soient constantes ou lentement variables. Si cette hypothèsen’est pas respectée (changements brutaux des conditions de fonctionnement) lesystème peut diverger.Nous avons répertorié les différents problèmes qui peuvent survenir :La puissance délivrée par le générateur peut présenter plusieurs maximums. Celapeut se produire, en particulier, lorsque les diodes de protections (diodes by-pass) descellules PV associées en série ou en parallèle se ferment.Des changements brutaux d’éclairement et de charge peuvent survenir à tout momentsans que la fréquence de ces changements soit prévisible. Ainsi, le générateur peut àtout instant avoir sa courbe de puissance modifiée et donc son PPM comme l’illustrela figure (2.10). Le point de fonctionnement (P1) se trouve sur la partie montante de lacourbe de puissance 1 avant le changement d’éclairement. Suite à la variationd’éclairement, le point de fonctionnement passe de P1 à P2 qui se trouve sur la courbede puissance 2. En comparant la puissance P2 et P1, on en déduit une dérivée négative,donc on inverse le sens de poursuit pensant avoir dépassé le point de puissancemaximum, ici la commande MPPT perd momentanément le PPM. De plus, lechangement du sens de la poursuite fait éloigner encor plus le point d’opération duPPM. [11]Figure (2.10) changement d’éclaire ment et conséquence sur les courbes depuissance d’un générateur PV ainsi que sur l’adaptation source -charge[11]27
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012II.5 Les différents types de l’algorithme [1] :Plusieurs algorithmes de tracking ont été proposés par les chercheurs. L’algorithme"Perturber et observer" (P&O : Perturbe-and-Observe) est bien connu et il continue àêtre la méthode la plus employée dans les modules MPPT commerciaux vu sonrendement.Différentes méthodes et stratégies de tracking existent dans la littérature, parmilesquelles nous retenons celles qui coûtent moins cher pour être brièvement discutées,à savoir les algorithmes :- Perturber et observer (P&O : Perturbe-and-Observe)- Tension constante (CV : Constant Voltage)- Accroissement de la conductibilité (INC : INcremental Conductance)- Capacité parasite (PC : Parasitic Capacitance)- logique floueLe rendement d'un module MPPT est défini comme suit :𝜂 𝑡0𝑡0𝑃𝑚 𝑡 𝑑𝑡𝑃𝑚𝑎𝑥 𝑡 𝑑𝑡(𝐼𝐼. 1)avec Pm , la puissance mesurée produite par les panneaux photovoltaïques sous lecontrôle du MPPT et Pmax , la puissance maximale qu'ils pouvaient produire sous lamême température et le même ensoleillement. [1]II.5.1 Algorithme perturber et observer:[1]La méthode de perturbation et observation (P&O) est une approche largementrépandue dans la recherche du MPPT parce qu'elle est simple et exige seulement desmesures de tension et du courant du panneau photovoltaïque Vpv et Ipvrespectivement; elle peut dépister le point maximum de puissance même lors desvariations de l’éclairement et la température. Comme son nom l’indique, la méthode28
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012P&O fonctionne avec la perturbation de la tension Vpv et l’observation de l'impact dece changement sur la puissance de sortie du panneau PV. La figure (2.11) représentel'algorithme de la méthode P&O. À chaque cycle, Vpv et Ipv sont mesurés pourcalculer Ppv (k). Cette valeur de Ppv (k) est comparée à la valeur Ppv (k -1) calculéeau cycle précédent.Si la puissance de sortie a augmenté, Vpv est ajustée dans la même direction que dansle cycle précédent. Si la puissance de sortie a diminué, Vpv est ajustée dans ladirection opposée que dans le cycle précédent. Vpv est ainsi perturbée à chaque cyclede MPPT. Quand le point de puissance maximale est atteint, Vpv oscille autour de lavaleur optimale pv MP V. Ceci cause une perte de puissance qui augmente avec le pasde l’incrémentation de la perturbation. Si ce pas d'incrémentation est large,l'algorithme du MPPT répond rapidement aux changements soudains des conditions defonctionnement. [1]29
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012Figure (2.11) : Organigramme de la méthode de perturbe et observe (P&O). [1]L'inconvénient de la technique de (P&O) est celui en cas de changement rapide desconditions atmosphériques tel qu'un nuage mobile ; cette méthode peut déplacer lepoint de fonctionnement dans la direction fausse comme représenté sur la figure(2.12).Au commencement, la tension de fonctionnement du convertisseur est au point (1), quiest le point de puissance maximale.Supposant qu'une perturbation déplace le point de fonctionnement vers le point (2).Pendant cette période de perturbation, l'éclairement a augmenté de I r1 à Ir 2. Ceci mèneà une augmentation de la mesure de puissance de sortie du convertisseur de P pv1 à Ppv2 ,Cependant, le point de puissance maximale à cet éclairement est au point (4), qui30
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012correspond à une puissance maximale P pv, max, Ir 2 . Dans la perturbation suivante,l'algorithme de P&O incrémentera la tension de fonctionnement du convertisseur(MPPT) bien plus loin à droite vers le point (3), et encore une augmentation de lapuissance du convertisseur sera mesurée si l'éclairement a augmenté de I r 2 à Ir3 avecle nouveau point de puissance maximale au point (5). De cette façon, l'algorithme deP&O continuera à déplacer le point de fonctionnement du convertisseur plus loin dupoint maximum réel de puissance, et encore plus de puissance sera perdue. Cetajustement incorrect continuera jusqu'à ce que le changement de l'éclairementralentisse ou se stabilise. Un autre inconvénient de cette méthode est l’oscillationautour du point de puissance maximale dans les conditions de fonctionnementnormales.[1]Figure (2.12) : divergence de la méthode P&O [1]La première solution à ce problème est d'augmenter la vitesse d'exécution enemployant un microcontrôleur plus rapide.La deuxième solution est de vérifier n'importe quel changement rapide d'irradiation envérifiant la valeur et en neutralisant l'ajustement de tension si le changement dedépasse une limite. [1]II.5.2 Algorithme tension constante (constante voltage MPPT) [1]:Le CV-MPPT est facile à mettre en œuvre et est le moins coûteux pour les systèmes31
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012Photovoltaïques.Plusieurs études ont montré que le rapport entre la tension optimale (pour laquelle lapuissance débitée est maximale) et celle en circuit ouvert est approximativementconstant.Ceci est la base du fonctionnement à tension constante qui peut être interprété parl'expression suivante :𝑽𝒐𝒑 𝑲𝒄𝒗𝑽𝒐𝒄 1(𝐼𝐼. 2)titre indicatif, pour des ensoleillements supérieurs à 200 W/m, ce rapport se situeentre 83.2% et 84.3 % ; le schéma de la figure qui suit montre cette situation pour lepanneau photovoltaïque.Figure (2.13) : Rapport entre VOP et VOC en fonction de l’ensoleille ment [1]Bien que cette méthode soit extrêmement simple, il est difficile de choisir la valeuroptimale de la constante KCV. La littérature donne un intervalle de 70 % à 85 %comme bande de valeurs de la constante KCV. L'algorithme CV-MPPT est simple àmettre en œuvre; le panneau solaire est temporairement isolé du MPPT pour faire la32
CHAPITRE IIEtage d’adaptation et commande MPPT2012mesure de VOC. Ensuite, le MPPT corrige le point de fonctionnement en utilisantl'équation (2). Cette opération est répétée constamment pour mettre à jour la positiondu point de fonctionnement.Il est également possible d'utiliser l'algorithme CC-MPPT (Constant Curent MPPT)qui permet d’obtenir un rapport constant du courant de PPM sur le courant de courtcircuit.Pour mettre en application cet algorithme, un commutateur est relié aux bornes del'entrée du convertisseur[4].Quand ce commutateur est activé, le courant de court-circuit est mesuré et le courantde PPM est calculé. Par la suite, le courant de sortie du module photovoltaïque estajusté par le MPPT jusqu'à ce que le point de fonctionnement atteinte le PPM, cefonctionnement est répété constamment.Cependant, le contrôle avec un CV-MPPT est normalement favorisé en raison de lafacilité relative de mesurer des tensions, et la mise d'un panneau en circuit ouvert estplus simple que de le mettre en court-circuit.Dans les algorithmes CV-MPPT ou CC-MPPT, nous pouvons utiliser de petitescellules pilotes.Les mesures instantanées de la tension en circuit ouvert ou le courant de court-circuitsont faites sur ces cellules solaires qui ont les mêmes caractéristiques que les cellulesdu générateur.Les mesures sur les cellules pilotes peuvent être employées par le MPPT pour fairefonctionner le générateur à son maximum de puissance. Ceci nous permet d'éliminerles pertes de puissance causées par les mesures de (VOC) ou de (I SC). En outre, cetteméthode a un inconvénient logistique parce que les paramètres des cellules constituantle générateur et les cellules pilotes doivent être les mêmes. Ainsi, l'utilisation decellules supplémentaires augmente le coût du système. [1]33
CH
CHAPITRE II Etage d’adaptation et commande MPPT 2012 23 grande que la tension d’entré ; ce qui conforte l’appellation de cet hacheur parallèle qui est boost. [1] II.3.2Buck: Le schéma de base de ce type figure (2.6) ici le Switch est en série, la diode est en parallèle et la self est toujours en série.
Chapitre 2 Chapitre 3 Chapitre 4 Chapitre 5 Chapitre 6 Chapitre 7 Chapitre 8 Chapitre 9 Chapitre 10 Chapitre 11 Chapitre 12 Chapitre 13. Chapitre 14 Chapitre 15 Chapitre 16 Chapitre 17 Chapitre 18 Chapitre 19 Chapitre 20 Chapitre 21 Épilogue. Prologue : la voie du destin. Angleterre, 1804
III CHAPITRE 1 Définition et principes de la comptabilité 1 CHAPITRE 2 L’écriture comptable 8 CHAPITRE 3 Actif et passif 22 CHAPITRE 4 Charges et produits 31 CHAPITRE 5 La taxe sur la valeur ajoutée 37 CHAPITRE 6 Les achats 48 CHAPITRE 7 Les ventes 56 CHAPITRE 8 Les réductions sur achats et ventes 65 CHAPITRE
sommaire avant-propos v chapitre 1 premier contact 1 chapitre 2 gÉomÉtrie i 13 chapitre 3 couleur i : le noir et blanc 25 chapitre 4 variables i 29 chapitre 5 setup() et draw() 35 chapitre 6 opÉrateurs 39 chapitre 7 structures conditionnelles et itÉratives 45 chapitre 8 interactivitÉ avec la souris 55 chapitre 9 gÉomÉtrie ii : transformations 67
Des livres Chapitre XI De la cruauté Chapitre XII Apologie de Raimond de Sebonde Chapitre XIII De juger de la mort d'autruy Chapitre XIV Comme nostre esprit s'empesche soy mesme Chapitre XV Que nostre desir s'accroit par la malaisance Chapitre XVI De la gloire Les Essais Livre II 2. Chapitre XVII De la presumption Chapitre XVIII Du desmentir Chapitre XIX De la liberté de conscience .
7 Dedication Contents Introduction Chapitre 1: Infested with Parasites! Chapitre 2: In the Classroom Chapitre 3: Magnifying your Microbes Chapitre 4: Bonner's Private Investigation Chapitre 5: A beautiful Case Chapitre 6: Giving Hope to the World Chapitre 7: Getting Through It Chapitre 8: To Each his own Burden Chapitre 9: A Small Hisory of Amoebiasis .
Table des matières Avant de commencer : les cinq grandes dimensions de la personnalité 5 Avant-propos 9 Chapitre 1 Le visage 11 Chapitre 2 Les mimiques 57 Chapitre 3 La voix et le regard 87 Chapitre 4 Les mains 107 Chapitre 5 Les mouvements et les postures 143 Chapitre 6 Les goûts et préférences 179 Chapitre 7 Les
Chapitre 5 Le langage QBE . Chapitre 8 Programmation avec VBA Chapitre 9 Les objets dans Access Chapitre 10 L’interface DAO Chapitre 11 Le mode client serveur et ODBC Chapitre 12 Automation et le modèle DCOM. IUT de Nice - Cours SGBD1 3 . LES AVANTAGES DU MODÈLE RELATIONNEL.
E-PEMBELAJARAN: EVOLUSI INTERNET Sejarah telah membuktikan bahawa perindustrian dan perkembangan teknologi mampu mengubah sesebuah masyarakat. Perkembangan teknologi terutamanya evolusi internet telah mencabar konsep dan teori pendidikan tradisional, terutamanya terhadap konsep bilik darjah serta metod pengajaran dan pembelajaran (Hunt, 2004; Resnick dan Wirth, 1996.) Pembelajaran berbantukan .
