Contribution à l'optimisation de la conversion énergétique des systèmes photovoltaïques par les commandes MPPT

Abstract

L'énergie solaire photovoltaïque (PV) est l'une des énergies renouvelables les plus prometteuses au monde. Elle produit de l'énergie électrique en utilisant des panneaux photovoltaïques tout en respectant l'environnement. Cependant, les avantages de l'énergie PV ne suffisent pas pour la progression de sa contribution dans la production des puissances mondiales à cause des limitations des systèmes PV qui se résume en coûts élevés des installations PV et en rendement faible des panneaux solaires. Ce rendement est fortement influencé par les conditions climatiques auxquelles les panneaux photovoltaïques sont exposés. Il est alors recommandé de faire fonctionner un système photovoltaïque à sa puissance maximale afin d'augmenter son rendement et ainsi diminuer ses coûts.

Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans le cadre de l'optimisation de l'énergie électrique produite par un générateur PV en développant une commande de poursuite du point de puissance maximale (MPPT). Le système photovoltaïque autonome étudié dans cette thèse se compose d'un générateur PV alimentant des batteries à travers un convertisseur DC/DC Buck. Le convertisseur est commandé par un régulateur MPPT dans le but d'extraire la puissance maximale que peut produire ce générateur PV.

Nous avons étudié dans cette thèse cinq algorithmes MPPT présents dans la littérature à savoir : l'algorithme Perturb and Observe (P&O), l'incrémentation de la conductance (InC), la logique floue (FL), la logique floue type 2 (FLT2) et le système à inférence neuro-flou adaptatif (ANFIS). De plus nous avons proposé une nouvelle commande hybride appelée Mamdani- Incrémentation hybride (MI) qui combine le principe de l'incrémentation de la conductance conventionnelle et les règles floues de Mamdani.

Une étude théorique des six algorithmes MPPT est présentée dans cette thèse, suivie d'une simulation sur MATLAB/Simulink de chaque bloc du système PV et des algorithmes MPPT étudiés dans le but de tester et comparer ces algorithmes. Un test expérimental des commandes MPPT est ensuite fait à l'aide du logiciel LabVIEW pour commander le convertisseur Buck via le processeur CompactRio et ses modules.

Les résultats de simulation et ceux du test expérimental ont démontrés que le MI a pu augmenter d'une manière remarquable le rendement de la chaine de production PV en combinant une rapidité, une stabilité et un coût diminué.