Affiliation
Département d'Electrotechnique
Auteur
TAHIR, Sofiane
Directeur de thèse
MILOUDI Abdallah (Maitre de conférence)
Co-directeur
HARTANI Kada (Maitre de conférence)
Filière
Electrotechnique
Diplôme
Doctorat
Titre
Contribution à la commande MPPT basée sur le contrôle du courant d’un générateur photovoltaïque en présence d’ombrage partiel
Mots clés
Générateur Photovoltaïque; MPPT avec contrôle du courant; Ombrage partiel; Maximum Global; Algorithme Génétique; Essaim Particulaire;
Résumé
De nos jours, les énergies renouvelables commencent peu à peu à jouer un rôle important dans la production de l'électricité. Parmi ces nouvelles énergies (biomasse, éolienne, solaire, géothermique), l’énergie solaire photovoltaïque (PV) représente la meilleure option pour l'avenir, car elle est illimitée, disponible partout, peut être utilisé librement et n’émet presque aucune pollution pendant l'utilisation. L'énergie solaire photovoltaïque est produite à partir du rayonnement solaire en utilisant des modules solaires constitués de cellules photovoltaïques en série. Cependant, malgré les progrès technologiques dans le domaine de la fabrication des cellules, l'efficacité d'un tel système est encore faible et son coût de production à court terme reste supérieur à celui d’une centrale ordinaire. Pour surmonter ce problème, les recherches ont été orientées vers l'optimisation des performances des systèmes solaires photovoltaïques en extrayant la puissance maximale disponible quelque soit la charge entraînée. En effet, en raison des caractéristiques I-V du système solaire photovoltaïque, la puissance produite par ce système est fonction de la charge entraînée. Un des résultats de ces recherches est la commande MPPT (Maximum Power Point Tracker) qui permet de commander le convertisseur statique entre la charge et le système photovoltaïque afin de continuer à fournir la puissance maximale disponible à la charge. La Commande MPPT assure la poursuite de la puissance maximale fournie par un système solaire photovoltaïque en utilisant un convertisseur DC/DC de rendement élevé qui convertit la puissance fournie vers un niveau de tension adapté à la charge entraînée. Les cellules photovoltaïques ont un point de fonctionnement unique où les valeurs du courant (I) et de tension (V) résultent en une sortie de puissance maximale. La commande MPPT utilise un algorithme pour rechercher le point de puissance maximale et ainsi permettre au convertisseur DC/DC d’extraire la puissance maximale disponible d’une cellule. Plusieurs algorithmes MPPT ont été proposées par les chercheurs, les plus utilisés sont: Perturb & Observe, Incremental Conductance, Constant Voltage. Ces méthodes sont basées sur la recherche du maximum de la caractéristique P-V et ne sont efficaces que lorsque celle ci ne contient qu'un seul maximum. Cependant, dans le cas d'un ombrage partiel, plusieurs collines peuvent apparaître dans la caractéristique P-V rendant la recherche du point de puissance maximale avec les algorithmes MPPT conventionnelles inefficaces. L’objectif de cette thèse de doctorat est d’apporter une contribution à la commande MPPT basée sur le contrôle du courant d’un générateur photovoltaïque en présence d’ombrage partiel La première partie de ce travail consiste à faire la modélisation sous l’environnement Matlab/Simulink d’un générateur photovoltaïques (PV) en présence d’ombrage partiel. Ce modèle peut être utilisé pour simuler les caractéristiques I-V et P-V d’un générateur PV pour différentes configurations d’ombrages partiels afin de mettre en évidence l’impact du changement de configuration d’ombrage sur les caractéristiques I-V et P-V du générateur PV. Il peut aussi être utilisé pour étudier l'effet de la variation de la température et du niveau d'éclairement sur les caractéristiques du générateur PV pour une configuration d’ombrage partiel donnée. La deuxième partie de ce travail consiste à faire une synthèse à l’aide de l’environnement Matlab/Simulink des différents algorithmes de recherche du point maximum de puissance d’un générateur PV. Une attention particulière doit être portée à l’algorithme Perturb and Observe (P&O) dont l’implémentation pratique est souhaitable. La troisième partie consiste à faire la modélisation sous l’environnement Malab/Simulink de la commande MPPT basée sur le contrôle du courant en utilisant l’algorithme P&O et des contrôleurs de courant du type PI, VGPI et floues. Une implémentation pratique est souhaitable. La quatrième partie consiste à étudier l'impact d’un ombrage partiel sur les performances de l’algorithme P&O de la commande MPPT basée sur le contrôle du courant d’un générateur PV. Un générateur PV d’une puissance de 4 kW (50 panneaux sous forme d'une matrice de 10 colonnes en parallèle composées de cinq modules PV de 80 W en série chacune) est soumise à des configurations d'irradiations choisies avec une grille de niveaux d'éclairements choisie, afin d'étudier l'impact sur les pertes de puissance causées par l’incapacité de l’algorithme P&O à poursuivre le point maximum de puissance. Une validation expérimentale des résultats obtenus est souhaitable. La cinquième partie de ce travail consiste à développer de nouveaux algorithmes MPPT basée sur le contrôle du courant qui permettent de résoudre le problème de pertes de puissance causées par l’ombrage partiel d’une matrice PV. Cela doit être réalisé en utilisant par exemple des méthodes d’optimisations telles que l’optimisation par l’algorithme génétique ou l’optimisation par essaims particulaires (Particle Swarm Optimization)
Statut
Validé