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Les Onduleurs pour Systmes PhotovoltaquesFonctio nnement , Etat de l Art et Et ude des Performa nces- Aot 2007 -

Rapport rdig par Violaine Didier sous la direction de Bruno Gaiddon

HESPUL114, Boulevard du 11 Novembre 1918 69100 VILLEURBANNE Tel : +33 (0)4 37 47 80 90 Fax : +33(0)4 37 47 80 99 e-mail : [email protected] site internet : www.hespul.org

Ava nt-propo sHespul est une association loi de 1901, dont lobjet social est le dveloppement de lefficacit nergtique et des nergies renouvelables. Elle est spcialise depuis 1991 dans la promotion et les oprations de dmonstration de la filire photovoltaque, et plus spcialement dans sa version raccorde au rseau. Entre 1993 et 2001, Hespul a coordonn plusieurs projets de dmonstration financs par la Commission Europenne (DG TREN) visant linstallation de systmes photovoltaques raccords au rseau de faible puissance. Lexprience acquise par Hespul au cours de ces projets de dmonstration se traduit par une expertise la fois technique, conomique et juridique sur les conditions de mise en uvre du photovoltaque en France. Elle permet daccompagner les matres douvrage, les dveloppeurs de projets ainsi que les pouvoirs publics. Par ailleurs, Hespul participe dsormais plusieurs groupes dexperts internationaux comme par exemple la Plate-forme Technologique Europenne du Photovoltaque et lAgence Internationale de lnergie. En parallle de cette activit qui reste principale, Hespul a t intgre partir de 2000 dans le rseau des Espaces-Info-Energie mis en place par lADEME avec la responsabilit gographique du dpartement du Rhne et une comptence multi-filires, nergies renouvelables et efficacit nergtique comprises. Cela a permis de mettre en pratique une approche territoriale parfaitement complmentaire des aspects purement techniques dj bien matriss. Le prsent rapport, rdig par Violaine DIDIER sous la direction de Bruno GAIDDON, constitue un travail de synthse sur le fonctionnement des onduleurs des systmes photovoltaques et les diffrences des diffrents types dappareils prsents sur le march actuel.

Les onduleurs des systmes photovoltaques avril 2007

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SOMMAIREA VA NT - PROP OS ......................................................................................... 2 S OMM AIR E ............................................................................................ 3 I NT ROD UCT IO N .......................................................................................... 4 A. GENER ALI TES ET P RI NC IP ES DE FONC TI ONNEM ENT ................................ 5 A.1. D EFIN IT IO N ..................................................................................... 5 A. 2. C A RACT ER IS T IQ UE S PR OPR ES A UN O ND UL E UR POUR SYS TE MES PHO TO VOL TA Q UES (PV) 5 A. 3. D ETA ILS TEC HN OL OGIQ UE S .................................................................. 7A.3. A A.3. B A.3. C PRINCIPAUX TYPES DONDULEURS RENCONTRES ........................................................................ 7 ROLE DU CONDENSATEUR DENTREE........................................................................................ 10 METHODES DE RECHERCHE DU POINT DE PUISSANCE MAXIMALE ...................................................11

B. ETA T DE L A RT DES ONDUL EUR S M ODUL A IRES P OUR INS TA L LA TI ONS PH OTOV OL TA Q UES .................................................................................. 14 B. 1. B. 2. B. 3. B. 4. B. 5. B. 6. B. 7. B. 8. B. 9. B. 10. B. 11. C. R E NDEM E NT MA X IMAL : ...................................................................... 14 G AMME DE T E NS IO NS D E N TR EE ............................................................ 14 L A D URE E D E VIE .............................................................................. 16 L ES PRO BL EM ES D E VE N TILA TION .......................................................... 16 G EST IO N DU R ES EA U ......................................................................... 17 I NT ER R UPT EUR DC * .......................................................................... 18 M ES URE S D ES C OURB ES CAR ACT ER IS TIQ UE S I V ......................................... 18 M EM O IR E D E S TOCKAG E ...................................................................... 18 E T HE R NE T ...................................................................................... 19 O RIE NTA T IO N D ES PA N NE AUX ES T - OUES T ................................................ 19 M OD UL ES A C OUCH ES M INCE S .............................................................. 20

ETUDE DES P ER FOR M ANC ES ................................................................. 21 C. 1. C. 2. A VA NT - PROP OS ................................................................................ 21 M E TH ODOL OGIE EMP LOY EE PO UR L ES TES TS ............................................. 21CONDITIONS DE TESTS ........................................................................................................ 21 QUIPEMENT DE MESURE .....................................................................................................22 MODELE DE FICHE METHODOLOGIQUE UTILISEE POUR LA SYNTHESE DES TESTS ..............................23 FICHE FRONIUS, ONDULEUR IG 30.....................................................................................26 FICHE SMA, ONDULEUR SUNNY BOY 3800.............................................................................29 FICHE SPUTNIK, ONDULEUR SOLARMAX 2000C ....................................................................32 FICHE SIEMENS, ONDULEUR SITOP SOLAR 1100 MASTER ........................................................35 FICHE KACO, ONDULEUR POWADOR 3501XI ..........................................................................38

C.2. A C.2. B C.2. C

C. 3.

F ICH ES REC APITULA TIVE S D ES D IFFE RE N TS O ND ULE UR S T ES TES ...................... 26

C.3. A C.3. B C.3. C C.3. D C.3. E

C O NCL US IO N ........................................................................................... 41 R EF ER ENC ES ............................................................................................ 42 L E X IQ UE ............................................................................................... 43Les onduleurs des systmes photovoltaques aot 2007

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Intro ductio nAu niveau mondial, le march des systmes photovoltaques connat, depuis maintenant plus de 10 ans, un taux de croissance trs lev, de lordre de 30 40% par an. Cette croissance exceptionnelle, due principalement aux systmes photovoltaques raccords au rseau de distribution dlectricit, se traduit bien videmment par des innovations technologiques et une baisse de cots des modules photovoltaques mais aussi des efforts importants de recherche et dveloppement dans le domaine de llectronique de puissance. En effet, les performances techniques et la fiabilit des onduleurs utiliss pour le raccordement des modules photovoltaques systmes au rseau de distribution dlectricit, sont des paramtres qui peuvent trs fortement faire varier la production dnergie lectrique annuelle et donc la rentabilit financire dun systme. Lobjectif de ce rapport est de mieux faire connatre ces appareils dlectronique de puissance en prsentant leur principe de fonctionnement ainsi que les principaux types de machines rencontrs sur le march. Une synthse de ltat de lart de cette filire industrielle et des principales innovations technologiques est ensuite prsente, suivie de fiches rsumant des tests raliss par un des principaux magazines de la presse spcialise en photovoltaque au niveau mondial, Photon International.

Un lexique est situ en annexe 1. Il donne des explications sur certains dispositifs, abrviations et notations utilises tout au long du rapport. Les mots rfrencs sont marqus dune petite toile * .

Les onduleurs des systmes photovoltaques avril 2007

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A. GENERALITES ET PRINCIPES DE FONCTIONNEMENTA.1. DfinitionUn onduleur est un dispositif permettant de transformer en alternatif une nergie lectrique de type continue. Ils sont utiliss en lectrotechnique pour : - Soit fournir des tensions ou courants alternatifs de frquence et amplitudes variables. Ex : Cest le cas des onduleurs servant alimenter des moteurs courant alternatif devant tourner vitesse variable par exemple (la vitesse est lie la frquence des courants qui traversent la machine). - Soit fournir une ou des tensions alternatives de frquence et damplitude fixes. Ex : Cest le cas en particulier des alimentations de scurit destines se substituer au rseau en cas de dfaillance de celui-ci par exemple. Lnergie stocke dans les batteries de secours est restitue sous forme continue, londuleur est alors ncessaire pour recrer la forme de tension et frquence du rseau. On distingue les onduleurs de tension et les onduleurs de courant, en fonction de la source dentre continue : source de tension ou source de courant. La technologie des onduleurs de tension est la plus matrise et est prsente dans la plupart des systmes industriels, dans toutes les gammes de puissance (quelques Watts plusieurs MW).

A.2. Caractristiques propres un onduleur pour systmes photovoltaques (PV)Les onduleurs destins aux systmes photovoltaques sont quelques peu diffrents des onduleurs classiques utiliss en lectrotechnique, mais lobjectif de conversion AC*/DC* est le mme. La principale caractristique de londuleur PV est la recherche du meilleur point de fonctionnement du systme. En effet, le gnrateur PV (ensemble de modules PV) a une courbe caractristique IV non linaire (figure 1). Pour un clairement et une temprature donns, la tension en circuit ouvert ou forte charge est peu prs constante (assimilable une source de tension), tandis quen court-circuit ou faible charge le courant est pratiquement constant (source de courant). Le gnrateur nest alors ni vraiment une source de tension ni vraiment une source de courant non plus. La tension de circuit ouvert est sensible la temprature et diminue quand la temprature augmente. Le courant de court-circuit est quant lui proportionnel lclairement : augmente si lclairement augmente.Les onduleurs des systmes photovoltaques avril 2007

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Fi gu re 1 : Cou rb es ca rac tri s tiqu es d 'un modu le p hotovolta que Le meilleur point de fonctionnement du systme correspond au point de cette courbe o la puissance, produit de la tension et du courant, est maximise. Il se situe au milieu de la caractristique. (figure 1) En rgime permanent tabli, la tension et le courant du capteur sont considrs comme constants. Lutilisation dun onduleur de tension plutt quun onduleur de courant est alors essentiellement motive par des raisons technologiques. Londuleur de tension impose sa sortie un systme de tensions sous forme de crneaux moduls en largeur dimpulsions (MLI* ou PWM* en anglais). Ces crneaux ne posent aucun problme pour lalimentation dun moteur, mais sont incompatibles avec les tensions sinusodales du rseau. On place alors entre chaque sortie de londuleur et chaque phase du rseau (onduleur monophas ou triphas) une inductance qui joue le rle de filtre et permet londuleur de fournir au rseau des courants quasi sinusodaux : dun point de vue formel elle transforme londuleur de tension en onduleur de courant ! (figure 2)

Fi gu re 2

: Filtra ge d e la ten sion p a r lin ductanc e d e so rti e ( Sou rc e [1]) 6

Les onduleurs des systmes photovoltaques aot 2007

UDC correspond la tension aux bornes du condensateur dentre dun montage simple (figure 4) et UL1 la tension injecte au rseau donc de frquence 50 Hz.

A.3. Dtails technologiquesA. 3.a Principaux types donduleurs rencontrs

Les onduleurs sont des structures en pont constitues le plus souvent dinterrupteurs lectroniques comme des IGBT (transistors de puissance). Dans le cas standard, par un jeu de commutation commande de manire approprie, le plus souvent par MLI*, lnergie lectrique continue fournie est module afin dobtenir un signal alternatif la frquence du rseau. Il existe de nombreux circuits lectroniques qui permettent de raliser conversion dnergie lectrique : Le montage le plus simple est compos de thyristors. Cette technologie tait utilise dans les premiers onduleurs PV (et est encore disponible en monophas et triphas) Peu cher, il prsente cependant un courant de sortie plus ou moins rectangulaire induisant de la puissance ractive et des harmoniques* qui affectent le rendement de londuleur et peuvent perturber le rseau.

Fi gu re 3 : Ci rcui t u tilis an t d es th y ris to rs (sou rc e : I S ET [ 2]) La figure 4 prsente un exemple de circuit simple compos dun pont de transistors command par PWM*. Le signal alternatif obtenu est ensuite filtr par linductance Ld situe avant le transformateur* (ou Lac sur les autres schmas) afin dobtenir un signal alternatif sinu soda l la frquence du rseau. Ce dernier signal est ensuite ajust la tension du rseau par un transformateur* 50Hz qui apporte en mme temps une isolation galvanique* au montage.

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Fi gu re 4 :Ci rcui t si mple u ti lis an t un pont d e trans is to rs ( sou rc e : IS ET [2] )

Pour travailler sur une gamme de tensions dentre plus large, un convertisseur lvateur ( boost ) peut tre rajout (en vert) en entre du pont (figure 5).

Fi gu re 5 : Ci rcu it pon t d e trans is to rs a vec conv erti ss eu r lva teu r (Sou rc e : I SET [1]) Le montage de la figure 6 comprend 3 tages diffrents. Il est compos dun transformateur* haute frquence (en bleu) qui adapte la tension dentre tout en rduisant le poids de londuleur. sa sortie, le signal est alternatif. Un redresseur (en vert) permet alors de le convertir en continu. Le pont de sortie (rouge) permet par modulation damplitude de transformer ce signal continu en un signal alternatif sinusodal adapt la frquence du rseau.

Fi gu re 6 : Ci rcu it 3 ta ges av ec tran s fo rma teu r* hau te f rqu enc e (Sou rc e IS ET [ 2]) Le montage de la figure 7 est constitu de 4 tages. Ce circuit ncessite le contrle de 7 interrupteurs contre 8 pour celui de la figure 6. Il est compos dun convertisseur abaisseur de tension, dun montage dit pushpull* suivi dun redresseur, et dun pont de sortie.Les onduleurs des systmes photovoltaques aot 2007

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La partie convertisseur abaisseur + transformateur* push pull* permet dadapter la tension dentre. Elle permet londuleur davoir une plus large gamme de tensions dentre possible donc une plus grande flexibilit dassociation avec les modules PV. Le redresseur redresse la tension en sortie du push pull*, et le pont de sortie (rouge) permet par modulation damplitude de transformer ce signal continu en un signal alternatif sinusodal adapt la frquence du rseau.

Fi gu re 7 : Ci rcui t 4 ta ges av ec mon ta ge pu sh pull* ( Sou rc e : IS ET [ 2]) Enfin, le montage de la figure 8 reprsente un exemple simple de la technologie des onduleurs sans transformateur*. En liminant le transformateur*, gnrateur de pertes importantes dans le circuit lors de la conversion de puissance, on peut augmenter le rendement. Il faut cependant prendre en compte les problmes de compatibilit lectromagntique* que le transformateur* permettait dliminer par isolation galvanique*. Dans ce circuit, S1 (pour les courants positifs et ngatifs) et S2 (pour les courants positifs) sont commands en haute frquence et les autres interrupteurs en 50Hz (frquence du rseau). Pour des tensions dentre plus grandes, S1 peut tre contrl seul en haute frquence et les 4 autres en 50Hz pour former un convertisseur abaisseur et un convertisseur push pull*. Dans les 2 cas, le dsavantage de ce montage est la trs forte tension applique aux bornes des interrupteurs.

Fi gu re 8 : Ondu leu r san s tra ns fo rm ateu r* dit Topolo gi e de Ka rs ch ny (Sou rc e : I SET [ 2])

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A. 3.b

Rle du condensateur dentre

Tous les circuits prsents disposent en entre dun condensateur rfrenc C1 de forte capacit, qui a un rle trs important pour les onduleurs photovoltaques dans le maintien dun point de fonctionnement stable. Il a une fonction daccumulateur dnergie et une fonction de filtrage des fluctuations de tension dues aux commutations. Il assure ainsi un coulement homogne du courant du gnrateur PV vers le rseau en maintenant la tension constante. Les condensateurs lectrolytiques (lectrochimiques) aluminium (figure 9) sont utiliss dans des applications en courant continu ou trs basses frquences et sont ceux gnralement rencontrs dans les systmes PV. Ils prsentent des valeurs de capacits importantes et une faible rsistance srie.

Fi gu re 9 : Exemp les d e co nd en sa teurs lectro ly tiqu es Principe dun condensateur lectrolytique aluminium : Si lon fait circuler un courant entre les 2 lectrodes (anode et cathode) en aluminium plongeant dans llectrolyte, llectrolyse provoque la formation dune couche dalumine (Al2O3) lanode. Lalumine tant un isolant, on obtient un condensateur dont le dilectrique est la couche dalumine. Une des armatures du condensateur est ainsi constitue par lanode et lautre par llectrolyte, la cathode servant de connexion avec llectrolyte. Les modles existants de condensateurs lectrolytiques aluminium supportent une gamme de tempratures allant jusqu 85 degrs Celsius, ou 105 degrs Celsius pour les modles haute temprature (cette temprature fait rfrence la temprature au cur du condensateur). Dans le cas dune utilisation constante de telles tempratures, la dure de vie des condensateurs est limite de quelques milliers seulement 15 000h environ. En effet, les condensateurs lectrolytiques sont trs sensibles la chaleur car plusieurs ractions chimiques ou lectrochimiques ralises lintrieur du condensateur sont acclres avec la temprature : la pression de vapeur dlectrolyte fait schapper llectrolyte travers les joints du polymre, les composants de llectrolyte seLes onduleurs des systmes photovoltaques aot 2007

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dcomposent, leau de llectrolyte svapore, le dilectrique (isolant constitu ici par lalumine) devient de plus en plus conducteur. Il se trouve que ces diffrents effets ont la mme nergie dactivation, ce qui pour consquence de doubler leur effet tous les 10 degrs Celsius environ (Source [3]). En ralit, dans un systme PV, le condensateur nest pas constamment sollicit de telles tempratures. Cela dpend de la charge reue et celle-ci est nulle pendant au moins la moiti de la journe (nuit). On estime que la dure moyenne entre 2 pannes donduleurs des systmes photovoltaques est de 80 000 100 000h environ et celle-ci est gnralement due au condensateur dentre.

A. 3.c

Mthodes de recherche du point de puissance maximale

Lunit de rgulation de londuleur assure un fonctionnement du gnrateur PV au point de fonctionnement optimal (point de puissance maximale ou MPP*) pour garantir une production de puissance lectrique maximale. Il existe environ une vingtaine de mthodes de recherche du point de puissance maximale dun champ de modules (Maximum Power Point Tracking), dont lefficacit et la rapidit varient. Les deux mthodes les plus couramment rencontres sont celles dites du Hill-Climbing et du P&O (Perturb and Observe). Ces deux mthodes fonctionnent sur le mme principe qui consiste perturber le fonctionnement du systme et analyser ensuite comment le systme ragit cette perturbation : modification du rapport cyclique de hachage pour la mthode de Hill-Climbing, modification de la tension aux bornes du champ de modules photovoltaques pour la mthode P&O. Le fait de modifier le rendement de conversion de londuleur perturbe le courant continu issu des modules et par consquent la tension leurs bornes et la puissance instantane dlivre. Ces deux mthodes sont donc bases sur le contrle de la puissance instantane dlivre par le champ de modules PV en fonction de variations de la tension continue aux bornes du champ PV (figures 9 et 10).

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Fi gu re 10 : Princip e d e l'algo rith me d es m tho d es d e H ill- C li mbin g et P& O

Fi gu re 11 : I llu s tra tion d e l'algo ri thm e d es m thod es d e Hi ll- Cli mb in g et P& O Parmi les autres mthodes de recherche du point de puissance maximale, on retiendra (Source [4]) : La mthode IncCond (Incremental Conductance) qui consiste comparer la conductance incrmentale I/U et de la comparer au rapport -I/U : I/U=-I/U au MPP*, >-I/U gauche du MPP* et 361V P=1000W constant = 2 mn) Londuleur se met en marche pour une tension dentre suprieure 220V. La Gamme MPP* annonce par londuleur est de 174V 500V mais en pratique il nest pas possible datteindre cette valeur max car la valeur max de la tension dentre est de 500V. De mme si le MPP* de la courbe IV est 174V, londuleur emploiera dans tous les cas une tension dentre de 200V pour tre capable dalimenter le rseau en 230V. La gamme utile semble tre une tension dentre comprise entre 200 et 420V.

Gamme de MPP

Efficacit de rglage du MPPTCf. graphique 3

Pour une charge de 20 100%, londuleur accepte plus de 99% de la puissance fournie pour Vmpp>208V. Pour Vmpp=344V, charge entre 5 et 105% Les valeurs affiches par londuleur diffrent de +/- 1% par rapport celles qui sont affiches par lanalyseur.

Affichage de la tension de sortieCf. graphique 4

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Graphique 3 :

Graphique 4 :

Courbe 3D montrant lefficacit de rglage du MPP* en fonction de la tension dentre et de la charge en entrePuissance nominale injecte dans le rseau Fonctionnement tempratures plus leves

Courbe dfinissant lerreur daffichage de londuleur en fonction de la puissance dentre pour Vmpp=344V.

Londuleur est capable de fournir au rseau sa puissance nominale pour une tension comprise entre 208V et 480V (test effectu 25C). Londuleur peut fournir sa puissance nominale jusqu 45C. Au-del, il rajuste son point de travail sur la courbe IV de manire rduire la puissance dentre et donc les pertes thermiques internes. Avec une surcharge de 1,3 fois la puissance dentre nominale (5200W 344V 25,2C), londuleur limite sa puissance 4088W soit une surcharge de 2,2 %. Jour : Test PI = 5,5W SMA =7W Nuit : Test PI = 0,05W SMA = 0,1W

Fonctionnement en surcharge Consommation propre

Thermographie Commentaires du constructeur

Pas de composants visibles dont la temprature nexcde 67,2C. Le constructeur a approuv les rsultats. La tension MPP* minimale a t change depuis le test dans la data sheet et le catalogue de produits.

CONCLUSION+ Avantages + - Inconvnients -

Onduleur bien pens qui fait bonne impression Simple utiliser Affichage en marche mme si le systme est dconnect du rseau. Ventilateur vitesse rgule et contrle de la temprature : remplaable facilement et rapidement

Lourd (41kg) 2 personnes sont ncessaires pour linstallation Changement du ventilateur : 2 des 4 clips qui tenaient la grille du ventilateur ont cass lors du test. Faible capacit de surcharge (parfois ncessaire pour endurer les pics de puissance)

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C. 3. c

Fiche SPUTNIK, onduleur Solarmax 2000C

SPUTNIK Engineering AG est un constructeur suisse donduleurs cre en 1991. Elle a mis en vente le 1er onduleur sans transformateur* au monde.

SPUTNIK SOLARMAX 2000C Puissance Max de 1980W Sans transformateur Norme IP 54 : protg contre les poussires grossires et les gouttelettes deau : montage possible en intrieur ou en extrieur Possde un ENS* Temps de connexion au rseau : 30s Coupe-circuit de protection contre les courants rsiduels

DESIGN DU CIRCUITCest un circuit 2 tages sans transformateur* disolement. Lnergie produite par le systme PV accde au premier tage, constitu du convertisseur lvateur, travers un filtre EMI*. Il lve la tension dentre et alimente un circuit intermdiaire auquel est reli le pont de sortie qui hache la tension et cre une tension de sortie sinusodale de frquence 50Hz avec laide dun PWM* et dun filtre adapt. Un ENS* spare londuleur du rseau quand limpdance, la tension ou la frquence du rseau scartent des valeurs limites ou quand des erreurs de courant apparaissent. Les interfrences radio sont filtres en sortie juste avant la borne du rseau. Lutilisation dun convertisseur lvateur largit la gamme de tensions MPP* entre 90V et 560V. Dans le circuit intermdiaire, la tension est telle que londuleur peut toujours alimenter la tension du rseau. Si la tension dentre est suprieure 380V le convertisseur lvateur steint.

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MESURES EFFECTUEES ET RESULTATS(Utilisation pour ce test dun Simulateur Programmable PVAS2 de cellules photovoltaques car la source de tension DC initiale interagissait avec londuleur et provoquait des harmoniques HF interfrant avec lanalyseur)

Rendement maximalCf. graphiques 1 et 2

Max : 96,12% < 97% annonc par le constructeur. La zone de rendement Max est rduite, cependant celle de 95 96% est beaucoup plus large et stend de 40 105% de la puissance nominale sur 265 515V de la tension dentre. Dans la zone % Pnom : 55%->105%, Tension entre : 90V->165V (on lappellera zone A ), la puissance est limite due la limitation du courant dentre (10,15A). Au-dessus de 380V, le convertisseur lvateur se relche et lefficacit augmente ce qui se traduit par un saut de la courbe dans le graphique de droite.

Graphiqu e 1 : Au centre : Graphique 3D de lefficacit en fonction de la tension dentre et de la charge. En haut : Coupe pour une Vmpp= 390V droite : Coupe pour une charge de 55% environ. Remarque : Une charge de 100% reprsente une puissance nominale en entre de 1980W. Efficacit euro Recherche du MPP Gamme de MPP

Graphique 2 : Trac de lefficacit de londuleur diffrentes tensions dentre (90, 390, 515V) en fonction de la puissance nominale dentre, dont les courbes passant par les maxima et minima defficacit.

Le produit atteint lefficacit spcifie (95,19%) pour Vmpp=390V. En cas de variation de la tension MPP* de 265V 290V par exemple, londuleur besoin de 5 minutes pour retrouver le bon point de fonctionnement. La Gamme MPP* annonce par londuleur est de 90 560V mais en pratique il nest pas possible datteindre cette valeur Max car elle est beaucoup trop proche de la valeur Max de la tension dentre qui est de 600V. La valeur Max de la tension MPP serait de 515V. Londuleur accepte entre 99% et 100% de la puissance fournie except dans la zone A. Pour Vmpp=290V, charge entre 5 et 120% Les valeurs affiches par londuleur diffrent de 4 5% de celles qui sont obtenues avec lanalyseur pour les petites puissances.

Efficacit de rglage du MPPTCf. graphique 3

Affichage de la tension de sortieCf. graphique 4

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Graphique 3 :

Graphique 4 :

Courbe 3D montrant lefficacit de rglage du MPP* en fonction de la tension dentre et de la charge en entrePuissance nominale injecte dans le rseau Fonctionnement tempratures plus leves

Courbe dfinissant lerreur daffichage de londuleur en fonction de la puissance dentre pour Vmpp=290V.

Londuleur est capable de fournir au rseau 105% de sa puissance nominale pour une tension comprise entre 190V et 515V (test effectu 25C). Londuleur peut fournir 105% de sa puissance nominale jusqu 55C. Au-del, il rajuste son point de travail (vers une tension plus leve) sur la courbe IV de manire rduire la puissance dentre et donc les pertes thermiques internes. 55C londuleur est plus efficace de 0,2% par rapport lefficacit 25C. Avec une surcharge de 1,3 fois la puissance dentre nominale (2600W 365V 24,4C), londuleur limite sa puissance 2120W soit une surcharge de 5 %. Jour : Test PI = 9W Sputnik = (donne non disponible) Nuit : Test PI = 0,36W SMA = 0W

Fonctionnement en surcharge Consommation propre

Thermographie Commentaires du constructeur

Pas de composants visibles dont la temprature nexcde 82C. Le constructeur a approuv les rsultats.

CONCLUSION+ Avantages + - Inconvnients -

Peu affect par la temprature : fonctionne sans pertes entre -20C et 55C. Bien conu Technologie sans transformateur* donc avec une meilleure efficacit Diffrence entre efficacit europenne et efficacit max de moins de 1%. Lger : 12,7kg Un nombre exhaustif de valeurs mesures sont affichables Large gamme de tensions et de puissance dentre: dimensionnement simplifi du systme PV

Beaucoup de fils : gnant, et dfaillances possibles aux points de connections. Une plus grande marge de surcharge serait un avantage certain.

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C. 3. d

Fiche SIEMENS, onduleur Sitop Solar 1100 master

SIEMENS (Allemand) est lune des plus grandes entreprises en ingnierie de llectricit et en lectronique. Cest la filire Automation&Control qui dveloppe des onduleurs solaires.

SIEMENS SITOP SOLAR 1100M Norme IP21 Temps de connexion au rseau : 70s (daprs le test) Onuduleur matre avec connections pour 2 esclaves (max 1500W chacun) Technologie sans transformateur Puissance de sortie: 1100W Possde un ENS* et un RCB*

DESIGN DU CIRCUITCe circuit diffre des topologies classiques par sa mthode de transformation de llectricit continue en onde sinusodale. Lnergie produite par le systme PV passe dans un filtre EMI*, pour atteindre ltage de puissance. Linducteur est connect de telle manire avec les transistors, et les diodes que, selon le courant demand, un convertisseur lvateur, abaisseur, ou abaisseur-lvateur de tension modulation sinusodale est cr. Cela permet davoir une large gamme de tensions dentre, avec des valeurs suprieures ou infrieures la tension crte du rseau. Dans cette configuration, la borne ngative du gnrateur solaire est connecte au neutre du rseau, ce qui vite les sauts de tension. Pendant ce temps, lENS* surveille la tension du rseau, son impdance et sa frquence ainsi que le courant et spare londuleur du rseau en cas de dfaillance. Du ct DC, la rsistance disolement est mesure avant la connexion du systme au rseau. Les interfrences radio sont filtres en sortie juste avant la borne du rseau.

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MESURES EFFECTUEES ET RESULTATS(Utilisation pour ce test dun Simulateur Programmable PVAS2 de cellules photovoltaques car la source de tension DC initiale interagissait avec londuleur et provoquait des harmoniques HF interfrant avec lanalyseur)

Rendement maximalCf. graphiques 1 et 2

Laire de rendement maximal se situe dans une zone de 200 552V pour plus de 40% de la puissance nominale, et lefficacit atteint un maximum de 94,16%. En zone de surcharge, lefficacit est maximale : Il semblerait que lon ait sousestim la puissance de londuleur. des niveaux de puissance plus faibles, lefficacit tombe 86% Remarque : la puissance nominale : le cos est de 0,96 (loin de : 1 la valeur optimale)

Graphique 1 :

Graphique 2 :

Au centre : Graphique 3D de lefficacit en fonction de la tension dentre et de la charge. En haut : Coupe pour une Vmpp= 422V droite : Coupe pour une charge de 92% environ. Remarque : Une charge de 100% reprsente une puissance nominale en entre de 1100W.

Trac de lefficacit de londuleur diffrentes tensions dentre (200, 442 et 552V) en fonction de la puissance nominale dentre, dont les courbes passant par les maxima et minima defficacit.

Rendement euro

Le produit atteint 91,69% pour 244