Réalisation de Commandes MPPT Numériques_chaouki

8/7/2019 Ralisation de Commandes MPPT Numriques_chaouki

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Avant-propos

Le CNRS :

Avec 26 000 personnes (dont 11 600 chercheurs et 14 400 ingnieurs, techniciens etadministratifs), un budget qui s'lve 2 214 millions d'euros HT pour l'anne 2004, uneimplantation sur l'ensemble du territoire national, le CNRS exerce son activit dans tousles champs de la connaissance, en s'appuyant sur 1260 units de recherche et de service.

Le CNRS est prsent dans toutes les disciplines majeures regroupes au sein de sixdpartements scientifiques :

Mathmatiques, informatique, physique, plantes et univers (MIPPU) Chimie Vivant Homme et socit Environnement et dveloppement durable (EDD) Ingnierie.

Le LAAS :

Le LAAS est une unit propre de recherche du Centre National de la RechercheScientifique (CNRS), rattach au Dpartement Sciences et Technologies de l'Informationet de la Communication (STIC), il est associ trois tablissements d'enseignementsuprieur de Toulouse : l'Universit Paul Sabatier (UPS), l'Institut National des SciencesAppliques (INSA) et l'Institut National Polytechnique (INP).Le LAAS compte environ 500 personnes.

Il est organis en 4 ples :

- le Ple Micro et Nanosystmes : MINAS- le Ple Modlisation, Optimisation et Conduite des Systmes : MOCOSY- le Ple Robots et Systmes Autonomes : ROSA- le Ple Systmes Informatiques Critiques : SINC

Ces ples englobent plusieurs groupes, personnellement jai travaill dans le groupeISGE : Intgration de Systmes de Gestion de l'Energie qui fait partie du ple MINAS.

Ce projet seffectue dans le cadre dune collaboration entre le LAAS-CNRS et EDF(Electricit de France) pour la ralisation dtages dadaptation pour gnrateursphotovoltaques.Plus concrtement ltude se centre sur la ralisation dune commande numrique pour la

recherche du point de puissance maximale (MPPT) dun gnrateur photovoltaque.


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Remerciements

A lissue de ce projet de fin dtudes, je souhaite tout dabord remercier Marise Bafleurresponsable du groupe ISGE pour mavoir accueilli au sein de son laboratoire.

Je souhaite aussi remercier Mme Corinne Alonso du LAAS-CNRS pour mavoir donn lapossibilit de raliser ce projet dtudes au LAAS-CNRS Toulouse.

Je tiens galement tmoigner ma reconnaissance Angel Cid Pastor qui par sescomptences remarquables et sa qualit humaine ont rendu ce travail trs intressant.

Un gros merci Cdric Cabal, qui ma donn des attentions et des aides professionnels etpersonnelles trs importants au cours de ce stage.

Je remercie par ailleurs, Lionel Seguiers et Bruno Estibals, qui ont contribu la

ralisation de ce projet.

Je veux remercier aussi mes compatriotes catalans Jaume Roig, Sergi Palomar, AdanSimon, Jordi Martinez avec lesquels jai partag des discussions techniques et amicalesnotamment importantes durant le stage.

Je tiens galement remercier Loic Theolier pour ses ides pendant la ralisation duprojet.

Jen profite galement pour remercier tous les amis avec lesquels jai partag ce stage :Cdric Fabre, Alain Salles, et tous ceux qui ont fait de ce stage une exprience inoubliable.


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SOMMAIRE

Avant-propos ......................................................................................................................... ii1 Introduction ................................................................................................................... 1

2 LEnergie Solaire Photovoltaque ................................................................................. 32.1 Electricit Photovoltaque......................................................................................3

2.1.1 Histoire .......................................................................................................... 32.1.2 LEffet Photovoltaque .................................................................................. 42.1.3 La Cellule Photovoltaque ............................................................................. 52.1.4 La Jonction PN utilise comme Capteur ....................................................... 5

2.2 Le Gnrateur PV et ses Performances .................................................................62.2.1 Caractristique Courant-Tension ...................................................................62.2.2 Influence de lclairement............................................................................. 72.2.3 Influence de la Temprature .......................................................................... 82.2.4 Association de Cellules Photovoltaques en Srie......................................... 8

2.2.5 Association de Cellules Photovoltaques en Parallle ................................... 92.3 Fonctionnement dun Gnrateur PV sa Puissance Maximale ........................... 9

2.3.1 Principe.......................................................................................................... 92.4 tage dAdaptation entre un Gnrateur PV et une Charge ................................ 112.5 Site Photovoltaque (PV) du LAAS-CNRS......................................................... 12

2.5.1 Module PV utilis........................................................................................ 122.5.2 Systme de Mesure ...................................................................................... 13

2.6 Rendement de la Chane de Puissance ................................................................ 143 tage dAdaptation pour Gnrateur PV avec Fonction MPPT de Type Numrique. 16

3.1 tage dAdaptation de TypeBOOSTavec MPPT............................................... 163.2 Commande pour la Recherche du Point de Puissance Maximale (MPPT) ......... 19

3.2.1 Les Premires Types de Commande MPPT................................................ 203.2.2 Description de la Commande MPPT Extrmale du LAAS-CNRS ............. 22

3.3 Commande MPPT Numrique ............................................................................ 243.3.1 Schma de Principe ..................................................................................... 253.3.2 Structure de lAlgorithme MPPT ................................................................ 263.3.3 Choix du Microcontrleur PIC.................................................................... 283.3.4 Explication du Programme .......................................................................... 323.3.5 Essais Prliminaires ..................................................................................... 353.3.6 Ralisation lectronique de la MPPT Numrique....................................... 433.3.7 Amliorations Possibles .............................................................................. 44

4 Mesures Exprimentales .............................................................................................. 464.1 Relevs exprimentaux........................................................................................ 464.2 Mesures journalires ............................................................................................ 494.3 Synthse............................................................................................................... 56

5 Ralisation lectronique de la Commande MPPT Numrique ................................... 575.1 Schma lectronique de la Commande MPPT Numrique ................................ 575.2 Emplacement des Composants de la Commande MPPT Numrique ................. 605.3 Prototype Final de ltage dAdaptation pour GPV............................................ 615.4 Cot de la Carte ................................................................................................... 615.5 Comparatif avec la Carte MPPT Analogique ...................................................... 62

6 Conclusions ................................................................................................................. 64

7 Rfrences Bibliographiques ....................................................................................... 65


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8 ANNEXE 1: Programme en C de la commande MPPT numrique pour unPIC18F1220......................................................................................................................... 679 ANNEXE 2: Mesures en rgime tabli de ltage dadaptation avec commande MPPTnumrique ............................................................................................................................ 72


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LISTE DES TABLEAUX

Tableau 2.1 : Caractristiques du panneau solaire du LAAS-CNRS.......................................................... ..... 13Tableau 3.1 : Caractristiques les plus importantes du PIC18F1220 [18].............................. ......................... 28

Tableau 3.2 : Spcification du temps de calcul avec ou sans un multiplicateur hardware [18]....................... 28Tableau 3.3 : Caractristiques les plus importantes du PIC16F877 [19]................................. ........................ 31Tableau 4.1 : Mesures de lEnergie Maximale, lEnergie Produite et lEnergie Transmise associes auxdiffrents rendements moyens sur une journe de production......................................................................... 56Tableau 5.1 :Liste des composants ncessaire la conception de la carte MPPT numrique ........................ 61


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LISTE DES FIGURES

Figure 2.1 : Coupe transversale dune cellule PV typique ..................................................... ........................... 5Figure 2.2 : Schma quivalent lectrique dune cellule PV.................................................. ........................... 5

Figure 2.3 : Caractristiques dune jonction PN sous clairement [3]............................................................... 6Figure 2.4 : Courbe i =f(v) dun panneau photovoltaque...................................................... ........................... 6Figure 2.5 : Caractristique dun gnrateur photovoltaque pour diffrents clairements ............................... 7Figure 2.6 : Influence de la temprature sur la caractristique lectrique .................................................. ....... 8Figure 2.7 :Caractristique rsultante dun groupement en srie de ns cellules identiques [3]......................... 9Figure 2.8 :Caractristique rsultante dun groupement constitu de np cellules identiques en parallle [3] ... 9Figure 2.9: a) Connexion lectrique directe entre un gnrateur PV et une charge. ............................. 10Figure 2.10 : Etage dadaptation jouant le rle dinterface de puissance entre un GPV et une charge pour letransfert de PMAX du GPV ...................................................... ........................................................... ............... 11Figure 2.11 : Chane lmentaire de conversion photovoltaque base dun transformateur DC contrl parune commande MPPT [8].................................. ............................................................ .................................. 12Figure 2.12 : Site photovoltaque du LAAS-CNRS ...................................................... .................................. 13Figure 2.13: Chane de conversion dnergie solaire comprenant un panneau photovoltaque, un

convertisseur BOOST, une commande MPPT et une charge. .......................................................... ............... 14Figure 3.1: Exemple de convertisseur statique DC-DC pouvant tre utilis comme adaptateur entre ungnrateur PV et une charge [1] ...................................................... ........................................................... ..... 16Figure 3.2 : Structure du convertisseurBOOST............................................................ .................................. 16Figure 3.3 : Circuit quivalent pour TON.................................................... ...................................................... 17Figure 3.4 : Circuit quivalent pour TOFF................................................... ...................................................... 17Figure 3.5 : Forme du courant i1...................................................... ........................................................... ..... 17Figure 3.6 : Forme de courant i2 ...................................................... ........................................................... ..... 18Figure 3.7:Principe classique dune MPPT pouvant tre implante en numrique ........................................ 20Figure 3.8: Principe de fonctionnement dune commande MPPT.............................................................. ..... 21Figure 3.9: Changement dclairement et consquence sur les courbes de puissance dun gnrateur PV ainsique sur ladaptation source-charge. ........................................................... ...................................................... 22Figure 3.10 : Loi de commande MPPT analogique du LAAS-CNRS, [8]. ..................................................... 23

Figure 3.11 : Ralisation de la MPPT analogique [8].......................................... ............................................ 24Figure 3.12 : Schma de la MPPT numrique du LAAS-CNRS............... ...................................................... 25Figure 3.13: Diagramme de blocks de la MPPT numrique................................ ............................................ 26Figure 3.14: Schma de principe de l'algorithme MPPT........................................................ ......................... 27Figure 3.15 : Graphiques du temps dacquisition du courant et de tension pour une conversion sur 8 bits .... 29Figure 3.16 : Temps dacquisition dune valeur de puissance pour une conversion sur 8 bits avec lePIC18F1220 ...................................................... ............................................................ .................................. 29Figure 3.17 : Graphiques du temps dacquisition du courant et de tension pour une conversion sur 10 bits .. 30Figure 3.18 : Temps dacquisition dune valeur de puissance pour une conversion sur 10 bits avec lePIC18F1220 ...................................................... ............................................................ .................................. 30Figure 3.19 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour8 bits, 4 points dchantillonnage de puissance et 6.5 ms de retard. .......................................................... ..... 35Figure 3.20 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour

8 bits, 8 points dchantillonnage de puissance et 6.5 ms de retard. .......................................................... ..... 36Figure 3.21 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour10 bits, 4 points dchantillonnage de puissance et 6.5 ms de retard. ........................................................ ..... 37Figure 3.22 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour10 bits, 4 points dchantillonnage de puissance et 13 ms de retard. ......................................................... ..... 37Figure 3.23 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour10 bits, 8 points dchantillonnage de puissance et 6.5 ms de retard. ........................................................ ..... 38Figure 3.24 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour10 bits, 8 points dchantillonnage de puissance et 13 ms de retard. ......................................................... ..... 38Figure 3.25 : Figure qui montre la prcision sur une conversion de 8 bits.................... .................................. 40Figure 3.26 : Figure qui montre la prcision sur une conversion de 10 bits.................. .................................. 41Figure 3.27 : Gain de lintgrateur important ...................................................... ............................................ 42Figure 3.28 : Gain de lintgrateur faible ............................................................ ............................................ 42Figure 3.29:Chane lmentaire de conversion photovoltaque avec convertisseur BOOSTcontrl par unecommande MPPT numrique .......................................................... ........................................................... ..... 43


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LISTE DES ABREVIATIONS

GPV Gnrateur PhotovoltaqueMPPT Maximum Power Point TrackingPV Photovoltaque

PWM Pulse Width ModulationPPM Point de Puissance MaximumPMAX Puissance Maximale dun Gnrateur Photovoltaque

MPPT Rendement MPPT

CONV Rendement de Conversion

OPTV et OPTI Tension et Courant optimaux correspondant a PMAXDC Direct CurrentCS Convertisseur StatiqueMLI Modulation de Largeur dImpulsion


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1- Introduction

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1 Introduction

Lnergie solaire photovoltaque provient de la transformation directe dune partie durayonnement solaire en nergie lectrique. Cette conversion dnergie seffectue par lebiais dune cellule dite photovoltaque (PV) base sur un phnomne physique appel effetphotovoltaque qui consiste produire une force lectromotrice lorsque la surface de cettecellule est expose la lumire. La tension gnre peut varier en fonction du matriauutilis pour la fabrication de la cellule. Lassociation de plusieurs cellules PV ensrie/parallle donnent lieu un gnrateur photovoltaque (GPV) qui a une caractristiquecourant-tension (I-V) non linaire prsentant un point de puissance maximale.

La caractristique I-V du GPV dpend du niveau dclairement et de la tempraturede la cellule ainsi que du vieillissement de lensemble. De plus, son point defonctionnement du GPV dpend directement de la charge quil alimente. Afin dextraire enchaque instant le maximum de puissance disponible aux bornes du GPV, nous introduisonsun tage dadaptation entre le gnrateur et la charge pour coupler les deux lments leplus parfaitement possible.

Le problme du couplage parfait entre un gnrateur photovoltaque et une charge detype continue nest pas encore rellement rsolue. Un des verrous technologiques quiexiste dans ce type de couplage est le problme du transfert de la puissance maximale dugnrateur photovoltaque (GPV) la charge qui souffre souvent dune mauvaiseadaptation. Le point de fonctionnement qui en dcoule est alors parfois trs loign du

point de puissance maximale (PPM). La littrature propose une grande quantit desolutions sur lalgorithme de contrle qui effectue une recherche de point de puissancemaximale lorsque le GPV est coupl une charge travers un convertisseur statique.

Les convertisseurs statiques, adapts lnergie solaire photovoltaque, sont souventappels dans le commerce convertisseurs solaires. Ils ont comme objectif dadapterlnergie lectrique qui provient des panneaux photovoltaques, pour pouvoir alimenter descharges alternatives.

Certains rgulateurs recherchent le point optimal de fonctionnement nomm PPM(Point de Puissance Maximale) correspondant une tension et un courant de panneau PV

optimaux (nomms respectivement VOPT et IOPT) pour lesquels la puissance maximaledpend dun certain nombre de paramtres mtorologiques, tel que le niveau dirradiationsolaire et la temprature.

Ltude effectue par le LAAS-CNRS en partenariat avec EDF et lUniversit Rovirai Virgili consiste dvelopper des rgulateurs solaires munis dune fonction de recherchedu point de puissance maximale (MPPT) de haut rendement. Des tudes thoriques ontdj t raliss afin damliorer la stabilit de la loi de commande MPPT [8]. Unepremire implmentation analogique de cette commande a t mise au point et test auLAAS. Les qualits du point de vue du tracking et du rendement ont t dmontresexprimentalement. Par contre, ce type de commande analogique prsente quelques

inconvnients :


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1- Introduction


- cot lev de la commande MPPT analogique due au nombre lev des composantsutiliss, notamment le multiplieur analogique.

- Niveau dencombrement lev due au nombre de composants utiliss- Consommation de la commande proche du demi-watt avec une alimentation

5V.

- Difficult dutiliser le mme circuit de commande MPPT pour diffrents types demodules PV avec diffrentes puissances crtes.

Ainsi, afin de rduire la quantit de composants utiliser et le prix total de chaquecircuit de commande une solution numrique a t tudie. Dans ce contexte, nousprsentons dans ce projet la ralisation dune commande MPPT extrmale numriquebase sur la commande analogique prsent par R. Leyva et alt. sur [8].

Lobjectif du projet est la ralisation lectronique, par le biais dun microcontrleurPIC de la srie 18F, dune commande MPPT numrique ayant les mmes prestations que lacommande analogique existante [8]. Le choix du type de microcontrleur a t fait en vue

dune amlioration future du programme en insrant diffrentes fonctions de supervisionde lensemble du rgulateur solaire.

Tout dabord, nous prsentons dans ce rapport le contexte de lnergie solairephotovoltaque ainsi que les principaux inconvnients de ce type de source dnergie. Dansla section 3 de ce rapport nous prsentons ltage dadaptation pour gnrateur PV avecfonction MPPT numrique. Ensuite, dans la section 4 nous dtaillons les mesuresexprimentales qui ont t ralises pour vrifier les performances de la commande MPPTnumrique ralise. Finalement, dans les sections 5 et 6, nous prsentons respectivement,le dtail de la ralisation lectronique de cette commande numrique et les conclusions dece projet.


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2- LEnergie Solaire Photovoltaque


2 LEnergie Solaire Photovoltaque

Llectricit est une des formes dnergie les plus versatiles et qui sadapte au mieux

chaque ncessit. Son utilisation est si tendue, quaujourdhui on pourrait difficilementconcevoir une socit techniquement avance qui nen fasse pas usage. Des milliersdappareils sont dessins pour fonctionner grce lnergie lectrique, soit sous forme decourant continu de faible tension, soit partir dun courant alternatif de tension plusleve. Il est trs intressant de produire de llectricit avec une source dnergie sre etpas polluante, comme lnergie solaire.

Il existe deux mthodes pour pouvoir convertir lnergie solaire en lectricit, selonquon utilise lnergie cintique comme forme intermdiaire du procs de conversion :

- Systmes de conversion thermodynamique- Systmes directs, fonds sur les interactions physiques entre les photons de la

radiation incidente et les lectrons du matriau, leffet photovoltaque.

2.1 Electricit Photovoltaque

2.1.1 Histoire

Bien que les bases thoriques de leffet photovoltaque taient connues depuis le

dbut du sicle, ce nest qu partir de 1954, dans les laboratoires de la Bell Tlphone New Jersey, que la premire cellule ayant un rendement raisonnable a t mise au point.Depuis la deuxime moiti du sicle prcdent, le processus de purification demonocristaux de silicium a merg [1-4].

En 1956 Loferski publiait diffrentes tables de conversion de rendementphotovoltaque pour tous les matriaux semi-conducteurs. Puis, cest au dbut des annes70 que lon a pu obtenir en laboratoire un rendement de 20 % en travaillant sur des cellulesde monocristal darsenic de gallium (GaAs). Le rendement est sensiblement infrieurlorsque ces cellules se font lchelle industrielle [3].

Aussi, des expriences ont t faites avec des cellules composes de deux couches :une de sulfure de cadmium (SCd) et une autre de sulfure de cuivre (SCu2). Ces cellulesprsentent lavantage dutiliser trs peu de matire active et permettent un processus defabrication plus simple. Cependant, leur faible rendement ne permet pas de les utiliser lchelle industrielle.

La commercialisation de cellules solaires photovoltaques a commenc dslapparition du silicium monocristallin et elles occupent encore la premire place dumarch. Plus tard, apparurent les matriaux polycristalins, de fabrication plus conomique,mais prsentant encore de faibles rendements.

Rcemment se sont commercialises des cellules de silicium amorphe, utilises pourdes dispositifs de trs faible puissance : calculettes, montres, radio portable, etc


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Les premires applications pratiques de llectricit photovoltaque se firent dans lesvhicules spatiaux, permettant lalimentation des quipements de commande, de mesure,ou de retransmission de donnes. Ensuite, la production industrielle de premiers panneauxayant des applications terrestres domestiques a dbut. Bien quau dbut des annes 80 ces

panneaux naient pas t suffisamment comptitifs pour la production grande chelle, ilsont tout de mme permis llectrification de logements isols.

Les recherches pour faire des produits plus efficaces et conomiques continuent bon rythme mme sil existe peu dentreprise au niveau mondial ayant la capacit desupporter des cots levs de recherche.

2.1.2 LEffet Photovoltaque

Cest la conversion de lnergie que transportent les photons de la lumire lorsquils

rentrent en collision avec des matriaux semi-conducteurs convenablement traits, ennergie lectrique capable de crer un courant dlectrons travers un circuit extrieur, enralisant un travail utile [3].

La cl pour produire un courant lectrique utile est darriver extraire les lectronslibrs. Un procd pour faire cela est dintroduire dans le matriau semi-conducteur deslments chimiques qui contribuent produire un excs dlectrons et de trous. Ceslments, qui altrent notablement les proprits intrinsques du semi-conducteur,sappellent les dopants et le matriau est dit dop lorsque le processus dincorporation ausemi-conducteur est achev.

Un dopant appropri pour le silicium est le bore. La structure cre sappelle unsemi-conducteur de type P (positif).

Un autre dopant possible pour le silicium est le phosphore. Le semi-conducteur estdit de type N (ngatif).

Si les photons de la lumire incidente communiquent de lnergie aux lectrons dusemi-conducteur, quelques lectrons peuvent traverser la barrire de potentiel, en tantexpulss hors du semi-conducteur dans un circuit extrieur. Ceci gnre un courantlectrique. Les lectrons, aprs avoir parcouru le circuit externe, retournent dans le semi-

conducteur par la face oppose.Le matriau semi-conducteur ne stocke donc pas dnergie lectrique mais la gnre,

en transformant lnergie incidente.

La physique quantique prdit un rendement thorique pour la cellule de silicium de26 %, mais les cellules commerciales obtenues de manire industrielle ne montent pas audessus de 17%. Ces valeurs, impliquant une limitation sur la puissance lectrique pouvanttre obtenue, montrent que seulement une petite partie de lnergie solaire peut gnrer dellectricit.


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La figure 2.1 montre la coupe transversale dune cellule PV typique

PHOTONS

ZONE

DOPEE P

ZONE

DOPEE N

JONCTION

PN

ICELL

VCELL

ECLAIREMENT G

CONTACTAVANT

(GRILLE)

DEPLACEMENT

DELECTRONS

Figure 2.1 : Coupe transversale dune cellule PV typique

2.1.3 La Cellule Photovoltaque

Une cellule photovoltaque est constitue par un matriau semi-conducteur de typeP-N. La taille de chaque cellule va de quelques centimtres carrs jusqu 100 cm2 ou plus.Sa forme est circulaire, carre ou drive des deux gomtries.

Les cellules se branchent en srie, ce qui permet aux lectrons gnrs par unecellule dtre repris par la suivante. Le but est davoir une diffrence de potentielnormalement entre 6 et 24 V.

Caque cellule peut tre modlise par le schma lectrique quivalent :

D

+

-RSH

RS ICELL

VCELLICC

Figure 2.2 : Schma quivalent lectrique dune cellule PV

Les rsistancesRs etRsh permettent de tenir en compte des pertes lies aux dfautsde fabrication.Rs reprsente les diverses rsistances de contact et de connexion tandisque

Rsh caractrise les courants de fuite dus diode et aux effets de bord de la jonction.

2.1.4 La Jonction PN utilise comme Capteur

En polarisant lectriquement une jonction PN classique base de Si, on obtient lescaractristiques statiques dune diode. La particularit du Si est que lorsque la jonction PNest claire, un courant proportionnel lclairement apparat. Cest cette particularit quiest employe dans les gnrateurs solaires photovoltaques (figure 2.3).


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Figure 2.3 : Caractristiques dune jonction PN sous clairement [3]

2.2 Le Gnrateur PV et ses Performances

Un gnrateur photovoltaque ou module est constitu dun ensemble de cellulesphotovoltaques lmentaires montes en srie et/ou parallle afin dobtenir descaractristiques lectriques dsires tels que la puissance, le courant de court-circuit ou latension en circuit ouvert.

2.2.1 Caractristique Courant-Tension

La figure ci-dessous reprsente la courbe ( )vfi = dun panneau photovoltaquetypique dans des conditions constantes dirradiation et de temprature :

IccIopt

Vopt Voc

Caracteristiquerelle

I

V

Figure 2.4 : Courbe i =f(v) dun panneau photovoltaque

Il est difficile de donner un caractre source de courant ou de tension un panneauphotovoltaque sur toute ltendue de la caractristique courant-tension. Le panneauphotovoltaque est donc considrer comme une source de puissance. On saperoit alorslexistence dun point Pm o la puissance se trouve tre maximale. Il est sans aucun douteintressant de se placer sur ce point pour tirer le maximum dnergie et ainsi exploiter aumieux la puissance crte installe, seule une charge dont la caractristique passe par lepoint Pm permettra dextraire la puissance maximale. Certains rgulateurs solairesralisent donc une adaptation dimpdance pour qu chaque instant on se trouve proche de


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ce point de puissance maximale, cest ce que lon appelle le Maximum Power PointTracking (MPPT). Nous reviendrons par la suite sur cette technique.

2.2.2 Influence de lclairement

La figure 2.5 prsente un exemple des courbes pour diffrents niveaux de rayonnement :

200

400

600

800

1000 W/m2

Vopt

Iopt

Vp

Ip

Icc

Vc0

Figure 2.5 : Caractristique dun gnrateur photovoltaque pour diffrents clairements

On remarque que la valeur du courant de court-circuit est directement

proportionnelle lintensit du rayonnement [5]. Par contre, la tension en circuit ouvert nevarie pas dans les mmes proportions, elle reste quasiment identique mme faibleclairement.

Lirradiation standard, internationalement accepte, pour mesurer la rponse despanneaux photovoltaques est une intensit rayonnante de 1000 W/m2 et une tempraturede 25 C.


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2.2.3 Influence de la Temprature

La figure 2.6 prsente des courbes courant-tension pour diffrentes tempratures de

fonctionnement de la cellule PV:

58 C

48 C

28 C

Vpv

Ipv

Figure 2.6 : Influence de la temprature sur la caractristique lectrique

On remarque que la temprature une influence ngligeable sur la valeur du courantde court-circuit. Par contre, la tension en circuit ouvert baisse assez fortement lorsque latemprature augmente, par consquent la puissance extractible diminue [5]. Lors du

dimensionnement dune installation, la variation de la temprature du site seraimprativement prendre en compte.

Il est important de savoir que la puissance du panneau diminue environ de 0,5% parchaque degr daugmentation de la temprature de la cellule au dessus de 25 C.

2.2.4 Association de Cellules Photovoltaques en Srie

Dans un groupement en srie, les cellules sont traverses par le mme courant et la

caractristique rsultante du groupement en srie est obtenue par addition des tensions courant donn.

La figure 2.7 montre la caractristique rsultante ( SCCI , SCOV ) obtenue en associant

en srie (indice s) ns cellules identiques ( CCI , COV ) [3]:

ccscc II = et cossco VnV =


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Figure 2.7 :Caractristique rsultante dun groupement en srie de ns cellules identiques [3]

2.2.5 Association de Cellules Photovoltaques en Parallle

Les proprits du groupement en parallle des cellules sont duales de celles dugroupement en srie. Ainsi, dans un groupement de cellules connectes en parallle, lescellules sont soumises la mme tension et la caractristique rsultante du groupement estobtenue par addition des courants tension donne. Lafigure 2.8montre la caractristique

rsultante ( PCCI , PCOV ) obtenue en associant en parallle (indice p) np cellules identiques (CCI , COV ) [3]:

ccppcc InI = et copco VV =

Figure 2.8 :Caractristique rsultante dun groupement constitu de np cellules identiques en parallle [3]

2.3 Fonctionnement dun Gnrateur PV sa Puissance Maximale

2.3.1 Principe

La conception globale de systmes photovoltaques optimiss est par nature difficile.En effet, ct source, pour un gnrateur photovoltaque (PV), la production de puissancevarie fortement en fonction de lclairement, de la temprature, mais aussi duvieillissement global du systme comme nous avons pu le voir dans les parties prcdentes.

Chaque charge, que ce soit en continu (DC) (batteries, certains appareilslectromnagers destins des rseaux continus isols) a son comportement propre. De

plus, souvent, la variation du comportement de la charge varie brutalement en fonction de


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la consommation des utilisateurs, ce qui est souvent difficile prvoir surtout sur des petitsrseaux locaux.

Ainsi, pour quune connexion source-charge soit possible, un point defonctionnement correspondant lintersection des caractristiques lectriques doit exister.

Pour mieux comprendre ceci, prenons par exemple le cas dune connexion directe entre ungnrateur PV et une charge. Nous regardons linfluence de la nature de la charge quellesoit une simple charge rsistiveR ou bien mme une batterie, comme illustr dans la figure2.9 o les points PPM1 et PPM2 correspondent au fonctionnement optimal du gnrateurPV.

Vpv

Ipv

PV ChargeVpv

IpvIcc2

Icc1E1

E2

Vb Voc1 Voc2

R1 R2 R3R4

PPM1

PPM2

Figure 2.9: a) Connexion lectrique directe entre un gnrateur PV et une charge.b) Points de fonctionnements rsultant de lassociation du gnrateur PV sous deux niveauxdclairements (E1, E2) avec une charge soit rsistive R variable (R1, R2, R3, R4) ou bien dunebatterie (Vb).

Comme nous pouvons le constater sur la figure 2.9 (b), le fonctionnement du

gnrateur PV dpend fortement des caractristiques de la charge laquelle il est associ.En effet, pour la charge rsistive de diffrentes valeurs, ladaptation optimale ne se produitque pour un seul point de fonctionnement particulier, nomm Point de Puissance Maximal(PPM) il est not dans notre cas PPM1 et PPM2. Ceux-ci correspondent la puissancemaximale que peut dlivrer un gnrateur PV pour une courbe ( )VI donne. Pour lacharge de type batterie, le point de connexion source-charge nest pas optimal. Ainsi,lorsque lon ralise une connexion directe source-charge, le rendement de lensemble estalors rarement optimal.

Dans le cas dune connexion directe entre une batterie et un gnrateur PV, lerendement MPPT du systme dpend de lcart entre la tension optimale du gnrateur PV

et la tension de batterie qui varie en fonction de son tat de charge. Ainsi pour une batterieau plomb de tension nominale de 12 V et un gnrateur constitu par exemple dun moduleBP585 de tension optimale Vopt = 16,7 V et de courant optimal I opt = 4,7 A le pointdopration du gnrateur pourrait tre trs proche du PPM o de mme il pourrait tre trsloign entranant ainsi une diminution de la production.

Par exemple, avec la tension de la batterie en dbut de charge gale 12 V et lecourant de charge I b de 5A compte tenu du point de fonctionnement gal au courant decourt circuit du gnrateur PV, Icc = 5A. Le rendement MPPT (Voir section 2.6) delensemble sera :


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%4,76=

=

optopt

bb

IV

IV (2.1)

Si ltat de charge de la batterie est tel que sa tension vaut 14 V, le rendement atteintalors 87.4 %.

2.4 tage dAdaptation entre un Gnrateur PV et une Charge

Un GPV prsente des caractristiques I(V) non linaires avec des PPM. Cescaractristiques dpendent entre autre du niveau dclairement et de la temprature de lacellule.De plus, selon les caractristiques de la charge sur laquelle le GPV dbite, nouspouvons trouver un trs fort cart entre la puissance potentielle du gnrateur et cellerellement transfre la charge en mode connexion directe.

Afin dextraire chaque instant le maximum de puissance disponible aux bornes duGPV et de la transfrer la charge, la technique utilise classiquement est dutiliser untage dadaptation entre le GPV et la charge comme dcrit dans la figure 2.10. Cet tage

joue le rle dinterface entre les deux lments en assurant travers une action de contrle,le transfert du maximum de puissance fournie par le gnrateur pour quelle soit la plusproche possible de PMAXdisponible [6, 7].

GPV

V1

I1

+

-

I2

V2

+

-

ETAGEDADAPTATION CHARGE

v

i

Figure 2.10 : Etage dadaptation jouant le rle dinterface de puissance entre un GPV et une charge pour le transfert dePMAX du GPV

Ce dernier par le biais dune commande spcifique est alors susceptible de permettreau gnrateur de dlivrer sa puissance maximale note Pmax(Pmax = Vopt Iopt, o VoptetIopt

reprsentent respectivement les tensions et courants optimaux du gnrateur PV pour unecourbe I(V) donne) tout en assurant que la tension ou bien le courant de la chargecorrespond bien aux caractristiques de cette dernire.

Pour que le gnrateur PV fonctionne le plus souvent possible dans son rgimeoptimal, la solution communment adopte est alors dintroduire un convertisseur statiquequi joue le rle dadaptateur source-charge (voir figure 2.11).


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ConvertisseurDC-DCGPV

PMAX

G

CommandeMPPT

ChargeDC

IPV

VPV

Rapport Cyclique D

V1

I1

+

-

V2

+

-

I2

Figure 2.11 : Chane lmentaire de conversion photovoltaque base dun transformateur DC contrl par une

commande MPPT [8].

La figure 2.11 montre le schma de principe dcrivant les fonctions prsentes dans untage dadaptation pour GPV rel conu. Le principe de la commande MPPT dlivrelaction de contrle approprie afin de suivre le point de puissance maximale en chaqueinstant.

Le choix de la structure de conversion est effectu en fonction de la charge DC alimenter. Nous avons besoin de structures de conversion survoltrice ou dvoltrice enfonction de la caractristique de cette charge [9]. Par exemple, si nous supposons que lacharge est une batterie au plomb, ce sont ses plages de tension de charge et de dcharge qui

vont tablir la structure la plus adquate.

2.5 Site Photovoltaque (PV) du LAAS-CNRS

2.5.1 Module PV utilis

Au LAAS, nous disposons de 12 modules PV de 85 Watts crte commercialiss parBP Solarex avec la rfrence BP585 [10].

Les panneaux PV peuvent tre interconnects en srie et/ou en parallle selon lesapplications.

Un tableau de connections, situ dans le laboratoire photovoltaque, nous permet defaire le branchement lectrique entre les divers panneaux.


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Figure 2.12 : Site photovoltaque du LAAS-CNRS

Le tableau 2.1 montreles principales caractristiques des panneaux utiliss :

Module BP 585

Puissance 85 W (25 C)

Tension optimale (maximum puissance) 18 V

Courant optimale (maximum puissance) 4,72A

Courant court-circuit 5A

Tension circuit ouvert 22,03 V

Dimensions 46"x20,9"x1,5"

Poids 16,5lb / 7,5Kg

Tableau 2.1 : Caractristiques du panneau solaire du LAAS-CNRS

2.5.2 Systme de Mesure

Afin de pouvoir raliser des mesures sur la chane de conversion dnergie PV, unechane dacquisition de mesures assiste par ordinateur a t entirement conue et raliseau LAAS-CNRS [11]. Le premier objectif de ce systme de mesure est dvaluer lerendement nergtique dune ou plusieurs chanes de conversion modulaires pour systmesphotovoltaques.

La chane de mesure permet dvaluer les rendements de cinq systmes deconversion dnergie travaillant en mme temps, les mesures ralises sont la tension dupanneau, courant du panneau, tension de batterie et courant de batterie. De ces mesures, on

peut dduire les diffrentes puissances dune chane de puissance lmentaire : puissanceinstantane lentre et la sortie, puissance moyenne lentre et la sortie et puissancemaximale dlivre par les panneaux. A partir des donnes de puissance, le systme peutcalculer les rendements de la chane.

Le systme de mesure est gr par un logiciel appel SOL [11] qui, depuis un PC,contrle tout le procs dacquisitions y compris le stockage des donnes sur le disque dur.Aprs lobtention de ces donnes nous pouvons effectuer un traitement laide deMATLAB pour obtenir les rsultats sous forme de graphiques o de rendements.


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2.6 Rendement de la Chane de Puissance

Pour avoir une ide plus prcise des origines des pertes, des rendements de chaquepartie de la chane de puissance ont t dfinis. Pour cela, le rendement total de celle-ci at dcompos en divers types de rendements relis spcifiquement chaque partie de la

chane.

Lirradiance G (W/m2) reprsente la puissance lumineuse reue par unit de surface.La puissance reue par le panneau de surface A (m2) est donc G .

PV

G

BOOST

DC/DC

charge

PMAX

P POUT

CommandeMPPTV

ID rapport cyclique

Figure 2.13:Chane de conversion dnergie solaire comprenant un panneau photovoltaque, un convertisseur BOOST,une commande MPPT et une charge.

Le rendement maximum de la conversion photons-lectrons du panneau solaire not

PV est dfini selonlquation (2.1):

AeffG

PMAXPV

= (2.2)

o MAXP est le maximum de puissance potentiellement disponible la sortie de panneau.Remarque :1).- Pour une surface du panneau, deux notations supplmentaires doivent tre dfinis

- surface totale du panneau comprenant linfrastructure et quon notera TA .- surface effective du panneau PV reprsentant uniquement partie active (capteur

PV) effectuant la conversion. On la notera effA .2).- MAXP dpend des paramtres physiques du panneau et des conditions mtorologiques[3].

La puissance P effectivement dlivre par un gnrateur PV va dpendre de lacommande utilise dans le convertisseur. Le rendement du point de fonctionnement qui endcoule que nous notons MPPT permet de mesurer lefficacit de la commande. En fait onpeut lappeler aussi rendement de la commande

MAXMPPT P

P

=

(2.3)


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Enfin, le rendement du convertisseur not CONV, gnralement fourni par lesdocuments constructeurs est dfini par lquation (2.4), en notant Pout la puissancedlivre en sortie du convertisseur

PPOUT

CONV = (2.4)

Le rendement total de la chane de conversion TOTAL (2.5) peut tre dfini leproduit de ces trois rendements prcdemment dfinis.

[ ]

[ ] [ ][ ]

[ ][ ]

[ ] MPPTCONVPVOUT

MAX

MAXTOTAL WP

WP

WP

WP

mAmWG

WP =

=

22/(2.5)

Pour ltude que nous avons dveloppe, seuls les rendements du point defonctionnement et du convertisseur ont t considrs.

[ ][ ]

[ ]

[ ] MPPTCONVOUT

MAXTOTAL WP

WP

WP

WP == (2.6)


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3- Etage dAdaptation pour Gnrateur PV avec Fonction MPPT Numrique


3 tage dAdaptation pour Gnrateur PV avec Fonction MPPTde Type Numrique

3.1 tage dAdaptation de Type BOOSTavec MPPT

Considrons lexemple de la figure 3.1 correspondant un convertisseur DC-DClvateur (boost). Ce type de convertisseur peut tre utilis comme adaptateur source-charge lorsque la charge a besoin dune tension suprieure celle du gnrateur PV.

PVModule

Charge

RsVpv

Commande rglable

TrCs Vs

Is

Cpv

Ipv

Figure 3.1:Exemple de convertisseur statique DC-DC pouvant tre utilis comme adaptateur entre un gnrateur PV etune charge [1]

Ladaptation entre la source et la charge est ralise par la variation du rapportcyclique . En effet, si nous supposons que le boostfonctionne en conduction continue etsi nous considrons que le rendement de ce dernier est de 100%, alors les relationslectriques entre les grandeurs dentre du convertisseur (correspondant PVI et PVV du

gnrateur) et de sortie du convertisseur (respectivement Is et Vs) ne dpendent que durapport cyclique et peuvent ainsi sexprimer [12]:

Convertisseur BOOST

ChargeVPV

L

MOS C

D

VS

Figure 3.2 : Structure du convertisseurBOOST

Le convertisseur peut alors travailler suivant deux modes de fonctionnementdpendant de sa capacit de stockage dnergie et de la priode de commutation. Ces deuxmodes de fonctionnement sont :

- Mode continu : dans ce cas, lnergie emmagasine dans linductance L esttransfre partiellement et donc le courant dans celle-ci ne sannule pas.

- Mode discontinu : dans ce cas, au contraire, lnergie emmagasine danslinductance L est transfre totalement et donc le courant dans celle-ci sannule.

D


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En mode de conduction continu, le fonctionnement du circuit peut se diviser en deuxselon lintervalle de commutation (TON, TOFF). Lintervalle TONcommence quand on fermele transistor MOS t = 0. Le courant dentre, qui slve, traverse linductance L et letransistor.

C Charge

iS

iC

LIPV=i1

VPV VS/Vc

Figure 3.3 : Circuit quivalent pour TON

Lintervalle TOFF commence quand on ouvre le transistor MOS t = t1. Le courant delinductance diminue car lnergie emmagasine dans linductance L est transfre lacharge.

ChargeVPV

L D

C VS/Vc

iS

iC

IPV=i2

Figure 3.4 : Circuit quivalent pour TOFF

Dans lintervalle Ton le courant de linductance vaut :

dt

diLVe

1=(3.1)

11 )( ItL

Vti e += (3.2)

O I1 est le courant linstant initial. Pendant cet intervalle le courant traversantlinductance augmente.

iI1

I2

i1

Ton Toff

i

t

Figure 3.5 : Forme du courant i1


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Le courant pendant lintervalle TOFFpeut sexprimer :

Se Vdt

diLV += 2 (3.3)

avec :

22 )( ItL

VVti Se +

= (3.4)

OuI2est le courant initial pour lintervalle TOFF.

iI1I2

i2

t1 t2

i

t

Figure 3.6 : Forme de courant i2

En mode de conduction continue le priode de commutation est offon ttT += et le rapport

cyclique

T

tD on= (3.5)

Dun autre cot, nous pouvons exprimer la tension de sortie en fonction de la tensiondentre et du rapport cyclique selon :

PVS VDV

=

1

1(3.6)

Pour le convertisseur boost:> PVS VV (3.7)

On peut faire varier la tension de sortie du convertisseur en changeant la valeur durapport cyclique .

La tension de sortie est minimale quand =0. On ne peut pas avoir =1 quicorrespondrait un MOS toujours ferm ; pour proche de 1, la tension de sortie devienttrs grande et est trs sensible au changement du rapport cyclique . De plus linfluencedes pertes dans le circuit limite la tension maximale de sortie du convertisseur.

Le gain en tension tend thoriquement vers linfini pour un rapport cyclique unitairesi nous considrons le circuit sans pertes. Ainsi, en rsum nous pouvons exprimer la

tension et courant de sortie en rgime tabli selon :


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D

VV PVS

=1

(3.8)

( ) PVs IDI = 1 (3.9)

Ladaptation optimale est alors ralise lorsque PVI et PVV valent respectivement

OPTI et OPTV . Ceci correspond alors une rsistance optimale OPTR du gnrateur

rpondant lquation suivante :

( ) ( ) ss

s

opt

optopt RDI

VD

I

VR === 22 11 (3.10)

En rsum, la connexion entre une source et une charge peut tre optimise en

ajustant le rapport cyclique pour que dun ct, le gnrateur puisse fonctionner

OPTR et dun autre ct, que la charge puisse varier " sa guise" dans la mesure o lepoint dintersection source-charge continue exister.

Il est alors remarquer quune seule grandeur lectrique aux bornes de la charge(courant ou tension) peut tre rgule. Cela impose donc une hypothse de fonctionnementde la charge qui doit, soit accepter un courant quelconque lorsquelle impose la tension lasortie du convertisseur statique, soit de grandes variations de tensions.

Pour que ladaptation se fasse automatiquement tout instant, un certain nombre delois de commande ont t labores. Toutes ont pour objectif deffectuer une recherche

automatise du PPM du systme, en se basant sur la nature convexe des courbes depuissance du gnrateur PV ou, plus gnralement, dune source non linaire.

Dans la section suivante, nous prsentons une synthse de certains types decommande MPPT que lon peut trouver dans la littrature ainsi comme celle utilis auLAAS. La commande MPPT du LAAS va tre, par la suite, implment laide dunmicrocontrleur.

3.2 Commande pour la Recherche du Point de Puissance Maximale (MPPT)

Diverses publications sur des commandes assurant un fonctionnement de type MPPTapparaissent rgulirement dans la littrature depuis 1968, date de publication de lapremire loi de commande de ce type, adapte une source dnergie renouvelable de typePV [12].

tant donn le grand nombre de publications dans ce domaine, nous ne prsentonsque le principe de base des premiers types de commandes pour ensuite dcrire lacommande MPPT extrmale du LAAS-CNRS [8]. Cette commande a t implmente laide dun circuit lectronique analogique.


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3.2.1 Les Premires Types de Commande MPPT

Lalgorithme mis en uvre dans les premires MPPT conues tait relativementsimple. En effet, les capacits des microcontrleurs disponibles cette poque taientfaibles et les applications, surtout destines au spatial avaient beaucoup moins de

contraintes en variation de temprature et dclairement que les applications terrestres.Appliqu au photovoltaque, son principe a dabord t dcrit par A.F Boehringer [13]. Lacommande expose dans cet article est base sur un algorithme de contrle adaptatif,permettant de maintenir le systme son point de puissance maximum (PPM). Ce dernierest reprsent en figure 3.7 et peut tre implant entirement en numrique.

Initialisation

MesureIb, Is, Vb

CalculPn

Pn < P0

Sortir

= + Cte = - Cte

P0 = Pn

NON OUI

Figure 3.7:Principe classique dune MPPT pouvant tre implante en numrique

Le systme dmarre dun rapport cyclique initial 0 et dune puissance initiale 0P

Aprs avoir effectu la mesure du courant bI et de la tension bV aux bornes de la batterieet du courant de charge SI , le produit ( )[ ]bSb VxII + est calcul. Ce dernier est limage dela puissance instantane Pn dlivre par le gnrateur PV linstant o la mesure a teffectu.

Cette image est alors compare la puissance 0P , si Pn est infrieure 0P , alors

est incrment, sinon est rduit. Une fois modifi, 0P prend la valeur Pn et on effectue

une nouvelle mesure de bI , bV et SI pour calculer la nouvelle puissance Pn

Ainsi, par un algorithme numrique de recherche, on peut rgler la prcision de cettecommande de faon obtenir un rendement MPPT proche de 100% en fonction delalgorithme implant. De plus, le temps de calcul de la MPPT est directement fonction delalgorithme implant ainsi que des performances du microprocesseur.


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3.2.1.1 Evolution du point dopration du gnrateur PV

Nous devons chercher le point de puissance maximal, pour cela nous comparons unpoint de puissance (P2) mesur linstant (t) avec un point de puissance (P1) mesur linstant (t-1) (figure 3.8).

Si P10

dP>0

dP


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de fonctionnement passe de P1 P2 qui se trouve sur la courbe de puissance 2. Encomparant la puissance P2 et P1, on en dduit une drive ngative, donc on inverse lesens de poursuite pensant avoir dpass le point de puissance maximum, ici la commandeMPPT perd momentanment le PPM. De plus, le changement du sens de la poursuite faitloigner encore plus le point dopration du PPM.

PPM2

PPM1

Ppv

Vpv

P0

P1

P2

dP>0

dP


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GPV. Ainsi, la sortie du multiplieur est connecte un circuit diffrenciateur et uncomparateur constituant la fonction drive de puissance et donnant le signe de cettevariation une bascule. Cette fonction que nous appelons drive de puissance permetde connatre en permanence, si la puissance dlivre par le GPV sapproche ou sloignede son PPM. La fonction drive de puissance incorpore aussi un filtre passe-bas avec une

frquence de coupure FC telle que :

8

1 MPPT

CC

T

FT == (3.11)

O TMPPTest la priode doscillations du point de fonctionnement du GPV autour duPPM. Ce filtrage assure que les harmoniques dues la frquence de dcoupage du CSninterfrent pas dans lalgorithme de recherche. Ainsi, la constante TC doit tre plus petiteque les constantes de temps du CS qui, elles-mmes devraient tre plus grandes que lafrquence de dcoupage du CS.

VPVMultiplieuranalogique Diffrentiateur

Comparateurdhystrsis

Bascule avecretard

dinhibitionIntgrateur PWM

Signaltriangulaire

250kHz

Vc

IPV Signaldentre

dudriver

Figure 3.10 : Loi de commande MPPT analogique du LAAS-CNRS, [8].

La sortie du comparateur dhystrsis est introduite lentre dune bascule avec unretard dinhibition qui tablit, aprs un temps fix pralablement, si la direction de larecherche du maximum doit changer ou tre maintenue. Le temps dattente assure que leconvertisseur se trouve en rgime tabli quand la dcision pour changer ou pour maintenirle signe de recherche seffectue.

Ainsi, la bascule change son tat de sortie en fonction de la drive de puissance. Sila drive de puissance est positive, la bascule ne change pas dtat. Par contre, si la drivede puissance est ngative et si le changement est autoris, la bascule change dtat.Laccord pour le changement nest autoris que si le retard fix pralablement depuis le

dernier changement de ltat de sortie de la bascule ne sest pas coul.

Ltat de sortie de la bascule permet de charger ou de dcharger le circuit intgrateur.La tension de sortie de cette bascule est multiplie par une constante et le rsultat estintgr (intgrateur de la figure 3.10). Cette rfrence est compare un signal dedcoupage haute frquence (soit une dent de scie, soit un signal triangulaire) travers uncomparateur. La sortie du comparateur fournit le rapport cyclique aux interrupteurscommands du CS qui permet de raliser la fonction dadaptation entre le GPV et unecharge DC.

En rsum, la commande MPPT effectue un suivi permanent du PPM, ncessaire connatre les variations de la puissance de sortie du GPV. Elle permet de rajuster lerapport cyclique du convertisseur statique et ainsi dassurer ladaptation entre le GPV et la


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charge, en faisant en sorte que le GPV fonctionne au mieux de ses possibilits. Lefonctionnement de cette commande a t rapport pralablement avec une validationcomplte de son fonctionnement sous diffrentes conditions de fonctionnement.

La figure 3.11 montre le circuit lectronique de cette commande MPPT extrmale.

Sur cette figure on retrouve les diffrentes fonctions qui constituent la commande MPPTanalogique du LAAS [8].

Figure 3.11 : Ralisation de la MPPT analogique [8]

3.3 Commande MPPT Numrique

Lobjectif de notre tude est la ralisation dune commande MPPT numrique basesur la commande dj existante en version analogique. Les objectifs concrets que nousvoulons atteindre par cette ralisation numrique sont les suivants :

- Obtention des rendements MPPT quivalents ceux obtenus avec la commandeMPPT analogique

- Rduction du cot de fabrication par rapport la commande MPPT analogique- Rduction du nombre de composants utiliss pour la mise en uvre- Diminution du volume total de ltage dadaptation PV

- Diminution de la consommation de la commande


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3.3.1 Schma de Principe

La figure 3.12 montre le schma de principe de la commande MPPT numrique,

nous notons que nous utilisons un microcontrleur PIC de la srie 18F pour la mise enuvre de lalgorithme de recherche. Nous pouvons voir sur cette figure que nous navonsplus besoin du multiplieur, indispensable pour la commande analogique. Dun autre cot,lalgorithme de recherche gnre un signal alpha () qui permet de charger et de dchargerle circuit intgrateur comme il a t dfini dans le cas analogique la figure 3.10.

Xd P ?

>0


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Acquisition de la tension

Acquisition du courant

Calcul de la puissance

Calcul de lapuissance moyenne

Calcul de la drive

Algorithme MPPT

Configuration du microcontrleur

Figure 3.13: Diagramme de blocks de la MPPT numrique

3.3.2 Structure de lAlgorithme MPPT

Ici nous dcrivons le fonctionnement de lalgorithme MPPT. Le signe de la drivede puissance nous permet dexcuter cet algorithme. Si la drive est positive et la variable(cette variable nous indique le sens de la recherche du PPM) est niveau haut 1 , cettedernire reste identique puisque le signe positif de la drive indique que nous nousapprochons du PPM.

Lorsque la drive est ngative nous pouvons conclure un dpassement du PPM.Dans ce cas, nous testons la valeur de la variable H (cette variable indique si le timer 0 adbord). Le timer 0 est charg une valeur programme par software qui correspond lavaleur du dlai illustr dans la figure 3.12. La variable H passe 1 lorsque secondesse sont couls depuis le dernier changement du sens de recherche du PPM. Ainsi, si lavariable H vaut 1 nous inversons le sens de recherche en changeant la valeur de la

variable et nous rinitialisons le timer 0 et la variable H. Par contre, si la drive estngative et que la variable H vaut 0 , lalgorithme va attendre que le timer 0 scoule


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(H=1) pour inverserle sens de poursuite (). En rsum, nous ne changeons le sens de larecherche que si la drive est ngative et si secondes se sont couls depuis le dernierchangement du sens de recherche. De cette manire le point de fonctionnement du modulePV oscille de manire permanente autour du PPM.

La figure 3.14 montre en dtail le schma de principe de lalgorithme MPPT implment.

Drive depuissance positive

Alpha =1

Drive depuissance ngative

Alpha =1

Drive depuissance positive

Alpha =0

Drive depuissance ngative

Alpha =0

H=0 H=1 H=0 H=1Alpha=1 Alpha=0

Alpha=1 Alpha=0

Start timerStart timer

Alpha=0H=0

Alpha=1H=0

Calcul derive

Figure 3.14: Schma de principe de l'algorithme MPPT


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3.3.3 Choix du Microcontrleur PIC

Pour la mise en uvre une tude comparative a t mene, entre 2 types de

microcontrleurs.

Le premier est le PIC16F877, utilis dans des travaux antrieurs [17] dans laconception dun chargeur de batterie pour systme photovoltaque, intgrant un autre typedalgorithme MPPT.

Le deuxime est le PIC18F1220, qui intgre une multiplication hardware rduisantconsidrablement le temps de calcul de la puissance fournie par le GPV par rapport au PIC16F877, de plus son prix attractif et sa taille mmoire suffisante semble convenir notreapplication.

PIC18F1220

Operating frequency 40 MHz

RESETS (and DELAYS) PBOR/PLVD

Flash Memory 4k

EEPROM Data Memory Bytes 256

RAM bytes 368

I/O PORTS PORTS A,B

Timers 4 (1-8bits, 3-16bits)

Capture/Compare/PWM Module 1

10 bit Analog to Digital Module 7 input channels

Serial Communications EUSARTI/O pins 16

Prix 3,97 euros

Tableau 3.1 : Caractristiques les plus importantes du PIC18F1220 [18]

Dans notre cas, nous utilisons un oscillateur de quartz de 20 Mhz, pour raliserlhorloge. A cette frquence le temps dexcution dune instruction est de 0.2 us.

Nous montrons dans le tableau 3.2 les diffrences entre une multiplication hardware(PIC18F1220) et une multiplication software (PIC16FXXX).

Tableau 3.2 : Spcification du temps de calcul avec ou sans un multiplicateur hardware [18]


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Daprs le tableau, une multiplication de deux mots non signs de 8 bits ncessiteseulement un cycle dinstruction, soit 0.2s.

Pour dterminer le temps dacquisition du courant et de la tension du GPV nousavons effectu des mesures avec loscilloscope.

Au dbut des acquisitions du courant et de la tension, nous mettons un port de sortie duPIC au niveau haut (5V), lorsque lacquisition est termine celui-ci repasse ltat bas(0V). De cette manire nous pouvons mesurer le temps dacquisition du courant et de latension qui est le mme pour les deux magnitudes (voir figure 3.15). Cette valeur est de62.2 us pour une acquisition sur 8 bits.

a) Acquisition du courant b) Acquisition de tension

Figure 3.15 : Graphiques du temps dacquisition du courant et de tension pour une conversion sur 8 bits

La figure 3.16 montre le chronogramme de ces acquisitions de tension et de courantainsi que le calcul de la puissance (V x I).

Dbut

Acquisitiondu courant

62.2s

Acquisitionde tension

Calcul de lapuissance

62.2s 0.2s

124.6s

Acquisition dela puissance

Figure 3.16 : Temps dacquisition dune valeur de puissance pour une conversion sur 8 bits avec le PIC18F1220

Le temps total pour obtenir une valeur de puissance est de 124.6s pour uneconversion sur 8 bits.

Pour une multiplication de deux mots non sign de 16 bits avec une frquence de

20MHz, le microcontrleur a besoin de 28 cycles dinstruction, soit 5.6 s.


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Pour savoir le temps dacquisition du courant et de la tension, nous avons rpt lamme procdure que pour le cas dune acquisition sur 8 bits. Comme nous le montre lechronogramme de la figure 3.18 le temps dacquisition du courant et de la tension est de62.2 us.

Une acquisition de tension ou de courant se fait toujours sur 10 bits. Une foisl'acquisition termine tu choisis de prendre le rsultat soit sur 8 bits ou sur 10 bits avec lesregistres (ADRESH et ADRESL), en rsum suivant le dcalage droite ou a gauche dursultat tu prends ou non les bits de poids faibles, donc le temps de conversion est toujoursle mme.

a) Acquisition du courant b) Acquisition de tension

Figure 3.17 : Graphiques du temps dacquisition du courant et de tension pour une conversion sur 10 bits

Dbut

Acquisitiondu courant

62.2s

Acquisitionde tension

Calcul de lapuissance

62.2s 5.6s

130s

Acquisition dela puissance

Figure 3.18 : Temps dacquisition dune valeur de puissance pour une conversion sur 10 bits avec le PIC18F1220

Le temps total pour obtenir une valeur de puissance est de 130s pour uneconversion sur 10 bits.

Nous obtenons une valeur de drive environ toute les millisecondes, car lapuissance moyenne est dtermine partir de 8 valeurs de puissance (8*130 s = 1040 s).


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Nous allons ensuite calculer la mme chose pour un PIC16F877.

PIC16F877

Operating frequency 20 MHzRESETS (and DELAYS) BOR

Flash Memory 8k

EEPROM Data Memory Bytes 256

RAM bytes 368

I/O PORTS PORTS A,B,C,D,E

Timers 3

Capture/Compare/PWM Module 2

Serial Communications MSSP/USART

10 bit Analog to Digital Module 8 input channels

Instruction Set 35 instructions

I/O pins 33Prix 8,49 euros

Tableau 3.3 : Caractristiques les plus importantes du PIC16F877 [19]

Le PIC16F877 ne possde pas une multiplication hardware contrairement au PIC18F1220.

Pour une multiplication de deux mots non sign de 8 bits, le PIC 16F877 a besoin de69 cycles dinstruction soit 13.8s.Le temps total pour obtenir une valeur de puissance pour une conversion sur 8 bits est de

138.2 s.

Pour effectuer une multiplication de deux mots non signs de 16 bits, lemicrocontrleur a besoin de 48.4s, soit 242 instructions.Le temps total pour obtenir une valeur de puissance pour une conversion sur 10 bits est de172.8s.

tude comparative

Notre application na besoin que de deux entres analogiques ( PVI et PVV ) et dun

signal de sortie (alpha).

Le PIC 18F1220 a deux ports (PORTA, PORTB) ce qui est largement suffisant pournotre projet, ainsi que sa taille mmoire.

Lavantage quil a par rapport au PIC 16F877 cest quil possde une multiplicationhardware avec un temps de calcul rapide.

En vue damliorer lergonomieHomme-Machine (mise en place dun cran LCD),le PIC 16F877 doit tre choisie cause de sa taille mmoire plus important, et de ces 5ports (PORTA, PORTB, PORTC, PORTD, PORTE) de communications.

Bien entendu, ces amliorations au niveau du microcontrleur se retrouvent sur leprix dachats.


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Nous avons choisi finalement le PIC18F1220 car il est moins volumineux (18 pinspar rapport aux 40 pins du 16F877), son temps de calcul du produit VxIpermet davoir unecommande MPPT plus rapide et son prix de revient est plus avantageux que le PIC16F877.

3.3.4 Explication du Programme

Le programme complet en C de la commande MPPT est inclus dans lAnnexe 1 dece document.

Dans un premier temps nous devons configurer le CAN afin de capturer les valeursde la tension et du courant du GPV. La tension de rfrence du CAN est de 5V, un capteurde courant et un pont diviseur de tension sont ncessaires du cot du convertisseur boostpour adapter les grandeurs du panneau solaire ( PVV et PVI ) cette tension de rfrence

(voir figure 5.5).

De cette manire nous obtenons les quivalences suivantes sur les deux portsdentre.

La tension et le courant maximaux que peut fournir le panneau sont :- VPV 0 22V- IPV 0 5A

Capteur de courant : 0 5A ; CAN : 0 5V (PIN1)

Capteur de tension : 0 5V ; CAN : 0 5V (PIN0)

La tension est connecte sur le PORTA.RA0, configure en entre analogique duCAN (AN0), tandis que le courant est sur le PORTA.RA1 (AN1).

Ces conversions ntant pas simultanes, nous obtenons de ce fait une imageapproche de la puissance instantane. Le calcul de puissance sous entendu lamultiplication de PVV par PVI est effectue par le PIC18F1220 qui possde une

multiplication hardware, rduisant le temps de calcul :Pour une multiplication 8 bits *8bits 1 cyclePour une multiplication 16 bits *16 bits 28 cycles

Tout dpend du type de conversion que lon veut faire (voir tableau 3.2).

La conversion peut se faire sur 8 bits ou 10 bits.

Pour dterminer la puissance, nous mettrons en place un chantillonnage surplusieurs valeurs de puissance (4 ou 8 points), afin den dterminer la puissance moyenne.

Le calcul de la puissance moyenne, amliore la rsolution de la drive de puissance,car on sisole des bruits aux niveaux des signaux analogiques ( PVV et PVI ).

Pour chercher le point de puissance maximal, nous comparons un point de puissance(P2) mesur linstant (t) avec un point de puissance (P1) mesur linstant (t-1).


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Si P1


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Tout dabord, nous configurons le registre pour initialiser la conversion avec la valeur0x07.

Quand le registre prend par la valeur 0x05 cela signifie que la conversion esttermine. Les valeurs de conversion sont mmorises automatiquement dans les registres

ADRESH et ADRESL, reste maintenant les rcuprer en fonction du type de conversion effectuer soit 8 bits soit 10 bits. Le rsultat total de la conversion est enregistr dans lavariable intensidad_convertida o nous retrouvons les 10 bits de la conversion qui est lersultat renvoy la fonction intensidad() aprs son appel.

Le timer 0 gnre une interruption quand il dborde. Avec cette interruption nousactivons la variable H qui indique la fin du timer 0. Nous initialisons le drapeaudinterruption 0 et nous arrtons le timer 0.

Nous avons ralis aussi une fonction (configurar_registros()) pour laconfiguration de tous les registres du PIC18F1220 en plus de raliser les fonctions

suivantes :- initialisation des registres de conversion ADRESH et ADRESL 0 - autorisation de linterruption du timer 0- configuration du PIC pour avoir les interruptions par front descendant (registre

INTCON2)- dsactivations des interruptions externes (registre INTCON3)- dsactivations des timers 2 et 3 (registre PIE1 et PIR1)- configuration du niveau de priorit des interruptions (convertisseur, comparateur,

timer 1 et 2) (registre IPR1)- dsactivations du flag de timer 3 (registre PIR2)- Interdiction dinterruption du timer 3 (registre PIE2)- configuration de la priorit des interruptions au niveau bas (erreur de loscillateur,

mmoire EEPROM, dtecteur niveau bas, timer 3) (registre IPR2)- dsactivations de la priorit de niveau des interruptions (registre RCON)- Configuration du timer 0 avec une valeur de 6.5ms (registre T0CON=0x46). Cette

valeur vient dune chelle de temps appel prescaler. Dans notre cas, comme noussouhaitons un retard de 6.5 ms, nous configurons le registre T0CON avec lavaleur 0x46 que correspond unprescalerde 128.

- Nous configurons les pins AN0 et AN1 comme des entres analogiques qui serontla tension et le courant du module PV (registre ADCON=0x7C)

- Configuration du PIC pour obtenir le rsultat de la conversion justifi gauche

(ADCON2=0x92)- Configuration du port A du PIC comme sortie lexception des deux bits depoidsfaibles qui sont configurs comme entres analogiques AN0 et AN1 dans le registreTRISA. De la mme manire nous configurons tout le port B du PIC comme sortie.

Da faon identique la conversion du courant nous effectuons la conversion de latension du module PV. La seule diffrence est que la conversion seffectue sur le canal 1.Ceci est effectu par la configuration du registre ADCON0 du PIC.

Une fois que nous avons les valeurs converties de la tension et du courant du modulePV, nous calculons la valeur de la puissance en faisant le produit de ces deux variables.

Ceci nous le ralisons laide de la fonction calculo_potencia() qui fait appelrespectivement aux fonctions tension() et intensidad(). Une fois cette valeur obtenue


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nous effectuons le calcul de la puissance moyenne partir de 8 chantillons de puissance.Nous pouvons effectuer aussi le calcul de cette puissance moyenne avec un nombredchantillons diffrents.

A partir de la puissance moyenne, nous pouvons dfinir avec plus de prcision le

signe de la drive de cette puissance. Pour calculer le signe de la driv nous avons cr lafonction derivada_potencia().Pour le faire cette fonction compare deux valeurs depuissance moyenne : la valeur ancienne et la valeur qui vient dtre calcule. Si la driveest positive nous mettons le bit RB0 du port de sortie B 1 et si elle est ngative nouslindiquons par une valeur 0 .

A partir du signe de la drive nous pouvons lancer lalgorithme MPPT. Ce dernier at programm dans le programme principal (main()). Dans le programme principal nousfaisons appel la fonction configurar_registros() pour que le PIC travaille selon nosbesoins. Le signe de la drive est vrifi en permanence au moyen dune boucle while(1).En fonction de la valeur de cette drive et de la valeur de la variable (dans notre

programme cette variable est PORTBbits.RB1) nous procdons comme dcrit dans lasection 3.3.2.

3.3.5 Essais Prliminaires

Afin de bien choisir le type de conversion faire (8 bits ou 10 bits) et le nombredchantillons de puissance pour le calcul de la puissance moyenne et de sa drive nousavons effectu diffrents essais exprimentaux. Nous avons considr les cas suivants :

- Conversion A/N sur 8 bits o sur 10 bits- Dtermination de la puissance moyenne partir de 4 ou 8 valeurs de puissance.- Valeurs des temps de retard : 6.5 ms ou 13 ms.

Par la suite nous prsentons les essais exprimentaux o nous vrifions linfluence deces paramtres sur la performance en rgime tabli de la commande MPPT.

A. Conversion sur 8 bits, 4 points dchantillonnages, 6.5ms dlai

Figure 3.19 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour 8 bits, 4

points dchantillonnage de puissance et 6.5 ms de retard.

VPV

IPV

PORTB.RB1=

PORTB.RB0=dP

PPV


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On obtient un rendement MPPT de 98%.On passe sur le point de puissancemaximale et il y a un taux doscillation de puissance maintenu. Le problme dunemoyenne calcul partir de 4 chantillons, cest quelle est sensible aux bruits, ce quiengendre des erreurs au niveau de la dtection du signe de la drive. Ces erreurs vontensuite retarder, le changement du signal alpha.

Avec une moyenne calcule partir de 8 points de puissance, nous filtrons les bruits dus la frquence de commutation du convertisseur.

Avec un dlai plus grand (13ms), on est moins sensible aux erreurs de dterminationde la driv, car lorsque le signal alpha change dtat, la driv est ngative depuis uncertains temps. Mais le rendement de la commande est mauvais car nous oscillons tropautour du point de puissance maximal. Dans ce cas on obtient un rendement MPPT de93,6%

B. Conversion sur 8 bits, 8 points dchantillonnages, 6.5ms dlai

Figure 3.20 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour 8 bits, 8points dchantillonnage de puissance et 6.5 ms de retard.

Dans ce cas, on obtient un rendement MPPT de 98,8%. Le calcul de la drivemarche bien parce quon na pas de bruit. Le problme est que nous tardons pour dtecterla variation du signe de la drive cause du nombre dchantillons trop lev. Avec undlai de 13ms, limage de la drive est correcte mais le rendement MPPT nest pasoptimal. On obtient un rendement MPPT de 94,3%.

PORTB.RB0=dP

PORTB.RB1=VPV

IPV

PPV


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C. Conversion sur 10 bits, 4 points dchantillonnages, 6.5ms dlai


On a le mme problme que prcdemment, la puissance moyenne calcule partirde 4 chantillons nest pas aussi prcise, par contre le dlai est appropri parce que lerendement MPPT est de 98,2%.

D. Conversion sur 10 bits, 4 points dchantillonnages, 13ms dlai

Figure 3.22 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour 10 bits, 4points dchantillonnage de puissance et 13 ms de retard.

Dans ce cas, on a un petit bruit mais le calcul de la drive marche bien. Ce petitbruit est d au calcul de la puissance avec seulement 4 chantillons. On a un rendementMPPT de 96,9%.

Le dlai choisi est trop lev, cela implique un P lev qui affecte le rendement MPPT.

PPV

PORTB.RB0=dP

PORTB.RB1=

VPV

IPV

IPV

VPV

PORTB.RB1=

PORTB.RB0=dPPPV


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E. Conversion sur 10 bits, 8 points dchantillonnage, 6.5ms dlai


Ce relev exprimental est correcte, lutilisation de 8 points dchantillonnage pourcalculer la puissance moyenne permet de filtrer le bruit, mais engendre un retard au niveaude la dtection de la variation du signe de la puissance.

Nous considrons quun dlai de 6.5 ms est appropri pour notre systme, car leserreurs de calculs de la drive ninfluence pas notre signal alpha, et nous permet dobtenirun bon rendement.

Dans ce cas on obtient un rendement MPPT de 98,7%.

F. Conversion sur 10 bits, 8 points dchantillonnage, 13ms dlai

Figure 3.24 : Rgime tabli des valeurs de V, I et P dun gnrateur PV avec fonction MPPT numrique pour 10 bits, 8points dchantillonnage de puissance et 13 ms de retard.

Ici nous obtenons une image de la drive correcte, mais le rendement nest pasoptimis cause de la valeur du dlai qui trop lev. Le rendement MPPT est dans ce casde 96.4 %.

PPV

PORTB.RB1=

PORTB.RB0=dP

VPV

IPV

PORTB.RB1=

PORTB.RB0=dP

PPV

IPV

VPV


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G. Synthse

Aprs avoir effectu tous les essais et analys tous les relevs exprimentaux, on doitvrifier quelle est la meilleure rsolution de conversion effectuer pour la capture de la

tension et du courant, on a le choix entre :

- Conversion sur 8 bits- Conversion sur 10 bits

Pour cela on a calcul la prcision de chaque conversion, et on a cherch savoirquelle tait la variation de puissance ncessaire entre 2 points de mesures successifs pourdtecter un changement de puissance.

G.1. Conversion sur 8 bits

Nous prenons la tension de rfrence du microcontrleur comme rfrence, pourcalculer la puissance maximale de notre systme. Pour faire la conversion sur 8 bits, lavaleur maximale de tension et de courant est de 0xFF (les 8 bits de poids fort).

5 V 0xFF0xFF x 0xFF = 0xFE01 = 65025 (3.12)

5 A 0xFF

On calcule aussi la puissance maximale thorique du panneau pour obtenir la rsolution enW/bit.

Puissance panneau = 22 V x 5 A = 110 W (3.13)

Rsolution =65025

110= 1691 W / bit (3.14)

Avec la variation dun bit :

5 V 0xFE 0xFE x 0xFF = 0xFD02 = 64077 (3.15)

5 A 0xFF

2556407765025 = (3.16)= 6101691255 431mW (3.17)

On dtermine la diffrence des deux mesures conscutives (voir quation 3.16) quelon multiplie par la rsolution de la conversion (voir quation 3.17), pour obtenir lavariation de puissance minimale (prcision) relle au niveau du panneau. La prcision est

pour ce cas de 431mW.


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Ppv

Vpv

P2=FD02

P1=FE01

431mW

Figure 3.25 : Figure qui montre la prcision sur une conversion de 8 bits

En rsum, pour une conversion de 8 bits, il faut que la puissance du panneau varie de 431mW (voir figure 3.25), pour que le calculateur sen aperoive, cela risque de poser desproblmes au niveau du calcul de la drive faible puissance.

On effectue la mme chose pour la conversion sur 10 bits.

G.2. Conversion sur 10 bits

La rsolution dans ce cas est de 107 mW. Ce qui est plus appropri pour les faiblespuissances.

5 V 0x3FF0x3FF x 0x3FF = 0xFF801 = 1046529 (3.18)

5 A 0x3FF

Puissance panneau = 22 V x 5 A = 110 W (3.19)

Prcision = 1046529

110

= 105 W / bit (3.20)

Avec la variation dun bit :

5 V 0x3FE0x3FE x 0x3FF = 0xFF402 = 1045506 (3.21)

5 A 0x3FF

102310455061046529 = (3.22)

= 6101051023 107mW (3.23)


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Ppv

Vpv

P2=FF402

P1=FF801

107mW

Figure 3.26 : Figure qui montre la prcision sur une conversion de 10 bits

La prcision pour une conversion sur 8 bits est de 431mW, tandis quelle est de107mW pour 10 bits (voir figure 3.26). Comme vue prcdemment, le problme de laconversion sur 8 bits, est qu faible puissance sa prcision est trop grande, donc difficult dtecter la variation de puissance par rapport 2 chantillons, ce qui risque dengendrerdes erreurs au niveau du signe de la drive. Par contre une conversion sur 10 bits risquedtre sensible aux bruits forte puissance.

En agissant sur le gain de notre intgrateur (RC), on agit sur la vitesse de balayage dela caractristique ( )PVPV VfP = . Pour un temps fixe, plus cette vitesse est grande plus ladistance parcourue est importante, donc difficult pour la conversion sur 8 bits de

fonctionner faible puissance.

tvdt

dv == (3.24)

v = vitessed = distancet =temps (constant)

1- Avec 8 bits

A) gain intgrateur important.

dv forte variation de puissance entre deux chantillons

B) gain intgrateur faible

dv faible variation de puissance entre deux chantillons

Constant


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Ppv

Vpv

P2

P1

P1=11111110P2=11111101

Figure 3.27 : Gain de lintgrateur important

Avec un gain dintgrateur grand, on augmente la vitesse de balayage, donc ladistance entre deux points dchantillonnage. Ce qui permet faible puissance, et pour uneconversion de 8 bits de dtecter une variation de puissance, donc den dduire une bonneimage de la drive. Dans ce cas lalgorithme implment fonctionne correctement, mais lavaleur du gain (vitesse de balayage grande) va engendrer de grandes variations au niveaude la tension et du courant du panneau solaire.

Ppv

Vpv

P2P1

P1=11111111P2=11111111

B

Figure 3.28 : Gain de lintgrateur faible

Si on diminue la vitesse (gain de lintgrateur), la distance entre les points se rduit.La figure 3.28 montre le rapprochement des deux points, ce qui implique une faiblevariation de puissance. Cette faible variation, pour une conversion sur 8 bits, va retarder ladtection du signe de la drive, car il faut que les deux points de puissance soient sur unversant trs prononc de la caractristique PPV= f(VPV), pour qu

Réalisation de Commandes MPPT Numériques_chaouki

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