Etude, Contrôle et Optimisation des performances d’une chaîne de conversion photovoltaïque utilisant des Onduleurs Multiniveaux Asymétriques

Abstract

L’utilisation des énergies photovoltaïques (PV) a émergé récemment comme choix très important dans le domaine de production de l'énergie électrique. Le milieu saharien par sa nature aride où la plus grande partie de la région agraire est isolée et éloignée des réseaux de distribution d’électricité, et la disponibilité d’un immense solaire peut rendre l’application du pompage de l’eau par l’intermédiaire des pompages solaires photovoltaïques, comme une opération très importante dans les domaines agricoles. Le développement de la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire est tributaire, à la fois, du rendement, du besoin en eau désiré et du coût des installations photovoltaïques. Grâce au modèle, on pourra prédire le fonctionnement des systèmes PV. Nous avons proposé une nouvelle procédure facile, rapide et précise pour choix des motopompes : seulement deux tests exigés pour déterminer les points de fonctionnement (la quantité journalière et le rendement moyen) pour n’importe quel puits. Un système PV a été expérimenté : son principe requis pour maximiser la puissance délivrée (MPP) par le générateur photovoltaïque (GPV) est basé sur la contre réaction de tension par Vref fixe. Une évaluation précise des performances du système photovoltaïque nécessite une étude du comportement de chaque élément de l’installation. Elle doit être accomplie sur la base d’une évaluation analytique. Une méthode d’analyse des performances d’un système de pompage photovoltaïque dite SV (vérification sophistiquée) a été développée et appliquée. Le résultat a été très satisfaisant. Dans cette thèse, nous proposons d’analyser des techniques de commande différentes de la technique de commande expérimentée avec un transit de puissance maximale (MPP) du GPV. La première, en boucle fermée, est la commande à flux orienté (FOC), régulant la vitesse par un régulateur PI. La deuxième technique est en boucle ouverte, par un ajustement adéquat de la fréquence de sortie de l’onduleur, le rendement du moteur peut être maintenu en accord avec le changement de l’éclairement et de la température. Pour les deux techniques, la motopompe est alimentée par des onduleurs multiniveaux asymétriques pour les applications basse tension (seulement deux cellules dont les tensions continues sont dans un rapport de deux et trois). Ces onduleurs sont commandés par la technique de modulation vectorielle (SVM). Une séquence de modulation SVM spécifique permettant de minimiser le nombre de commutations du convertisseur a été développée. Un problème d’obtention de la forme d’onde à niveau maximal de l’onduleur a été expliqué. Les résultats obtenus montrent l’impact de chaque élément de la chaîne photovoltaïque sur le rendement global du système photovoltaïque (sélectionner une pompe appropriée qui donne un bon rendement sur une plage de fonctionnement très important) et qu’une augmentation de la quantité d’eau pompée pourra être atteinte par l’algorithme à rendement constant du moteur.