Elaboration d’une commande de poursuite du point à puissance maximale d’un générateur photovoltaïque alimentant une batterie via un convertisseur DC/DC

Abstract

L’adaptation du niveau de tension entre un générateur photovoltaïque (GPV) et une charge DC vise à transférer le maximum de puissance. Cette adaptation exige une commande adéquate pour un fonctionnement au point à puissance maximale (PPM). La littérature propose des solutions de contrôle pour la recherche du PPM grâce à un convertisseur statique placé entre le GPV et la charge. La plupart de ces commandes ne présentent pas de solutions technologiques ou sont caractérisées par leur complexité et leur implémentation risque d’être coûteuse. Cette thèse présente une approche simple et originale de la problématique. Nos travaux concernent l’élaboration d’une commande efficace et robuste de poursuite du point à puissance maximale. C’est une commande MPPT (Maximum Power Point Tracking) d’un GPV qui se base sur un régulateur Proportionnel et Intégral (PI) dont la réalisation est simple et non coûteuse. Le système étudié est un GPV alimentant une batterie à travers un hacheur parallèle. C’est en régulant le rapport cyclique du signal de commande de ce convertisseur que la commande MPPT amène le point de fonctionnement au PPM. Au premier chapitre, nous présentons la mise en équations du GPV et du convertisseur que nous avons adopté. Nous donnons également une description des différentes structures existantes des systèmes photovoltaïques. Au deuxième chapitre, nous présentons la classification des différentes commandes MPPT publiées dans la littérature pour déboucher sur notre propre commande. Au troisième chapitre, nous avons élaboré une modélisation "petit signal" de notre système photovoltaïque en adoptant un modèle simplifié que nous avons amélioré en tenant compte des pertes dans la batterie et dans le convertisseur DC/DC. Pour chaque modèle, le point de fonctionnement optimal est calculé. Notre commande MPPT est à base de régulateurs PI que nous avons synthétisés. Le quatrième et dernier chapitre a été consacré aux simulations du fonctionnement de notre système PV et à la validation expérimentale. Les résultats relatifs à la commande MPPT pour la poursuite du PPM sont validés par les simulations. En effet, les valeurs trouvées théoriquement coïncident avec ceux données par les simulations. Toutefois, le régulateur PI flou est plus rapide que le régulateur PI classique. Par ailleurs, nous avons réalisé un convertisseur DC/DC ainsi qu’un circuit de commande MPPT. Les résultats obtenus pour une température et un éclairement donnés coïncident avec les résultats théoriques. Cependant, la commande MPPT ne suit pas les variations de la température et de l’éclairement.