La production d'énergie électrique par un panneau photovoltaïque est directement liée aux conditions environnementales, notamment l'ensoleillement et la température des cellules. Ces variables fluctuent au cours de la journée et des saisons, ce qui signifie qu'un panneau ne délivre sa puissance maximale qu'à une tension et un courant précis, dépendant de la charge connectée. Pour remédier aux limites d'une connexion directe et garantir l'extraction de la puissance optimale, un dispositif de contrôle de type MPPT (Maximum Power Point Tracking) est intégré dans le circuit de commande du convertisseur statique.
Une cellule photovoltaïque élémentaire fournit une puissance très faible, de l'ordre de quelques watts sous une tension inférieure à un volt. Pour obtenir des niveaux exploitables, les cellules sont assemblées en série pour augmenter la tension et en parallèle pour accroître le courant. Afin d'assurer la longévité de ces installations et d'éviter les pannes destructrices, des protections classiques sont indispensables :
Dans le cas d'une connexion directe entre la source photovoltaïque et la charge, le point de fonctionnement dépend entièrement de l'impédance de cette dernière. Cette configuration simple et économique présente toutefois des inconvénients majeurs : elle n'offre aucun moyen de réglage de la tension et conduit souvent à un fonctionnement éloigné du point de puissance maximale (PPM). La différence de puissance est alors perdue sous forme de chaleur dissipée. Pour s'affranchir de cette contrainte, un étage d'adaptation basé sur l'électronique de puissance et constitué de convertisseurs statiques (Buck, Boost, Flyback, Forward ou onduleur) est introduit. Cet étage permet de découpler le point de fonctionnement du GPV de celui de la charge et d'assurer un transfert énergétique optimal.
Le comportement électrique d'un capteur photovoltaïque est décrit par sa caractéristique courant en fonction de la tension, notée I=f(V), qui varie selon l'éclairement et la température. La commande MPPT agit en permanence sur le rapport cyclique du convertisseur statique pour rechercher et maintenir le point de fonctionnement au maximum de puissance, quelles que soient les perturbations météorologiques ou les variations de charge.
Plusieurs algorithmes ont été développés au fil du temps pour réaliser le suivi du point de puissance maximal. Les méthodes les plus courantes abordées dans la littérature comprennent la méthode Hill Climbing, l'incrément de conductance (IncCond) et la méthode Perturb & Observe (P&O). La méthode P&O consiste à perturber légèrement la tension du générateur et à observer la variation de puissance qui en résulte pour déterminer la direction de la prochaine perturbation. Bien qu'elle soit largement utilisée en raison de sa simplicité de mise en œuvre, elle présente des limites lors de variations rapides de l'ensoleillement, telles que le passage de nuages, où l'algorithme peut se tromper de direction et s'éloigner momentanément du point de puissance maximal.
Ce document, rédigé par ABADA Yahia et Normal saoudi, s'intitule Les méthodes d'optimisation du (MPPT). Il aborde de manière théorique et technique le fonctionnement des générateurs photovoltaïques, les limites des installations en connexion directe, l'utilité des étages d'adaptation et le principe des commandes de poursuite de puissance maximale.
La commande MPPT a pour rôle de rechercher en permanence le point de puissance maximal d'un panneau photovoltaïque en agissant sur le rapport cyclique d'un convertisseur statique, maximisant ainsi le rendement énergétique du système.
Les diodes by-pass permettent d'isoler un sous-réseau de cellules lorsque l'éclairement n'est pas homogène sur les modules, ce qui évite l'apparition de points chauds et protège les cellules de la destruction.
La connexion directe ne permet aucun réglage ni limitation de tension, entraîne des pertes énergétiques importantes lorsque le point de fonctionnement est éloigné du maximum de puissance, et limite l'utilisation à des applications spécifiques compatibles en courant continu.
Quel composant est utilisé pour empêcher la circulation d'un courant négatif dans un générateur photovoltaïque ?
Réponse correcte : La diode anti-retour
Explication : La diode anti-retour est placée pour empêcher tout courant négatif de circuler vers les modules photovoltaïques, notamment lors de connexions en parallèle ou en présence d'une batterie durant la nuit.
Sur quels paramètres principaux repose la variation du courant produit par une cellule photovoltaïque ?
Réponse correcte : L'éclairement et la température des cellules
Explication : Le courant généré par un module photovoltaïque à une tension donnée dépend principalement des conditions extérieures que sont l'éclairement et la température.
Quel est le principe de base de la méthode de commande Perturb & Observe (P&O) ?
Réponse correcte : Perturber la tension du générateur et analyser la variation de puissance
Explication : La méthode P&O consiste à appliquer une faible perturbation sur la tension du panneau et à observer l'impact sur la puissance pour décider de la direction de la correction.
