Comparaison des puissances pour les différentes liaisons (I_ecl = -1A à t=20ms)

Nous avons étudié précédemment l’évolution du courant I_pv, de la tension V_pv et surtout de la puissance P_pv délivrée par le générateur photovoltaïque.

Dans ce qui suit, nous effectuerons une comparaison entre la puissance de la source P_pv et celle de la charge P_ch, dans les trois types de liaisons.

Tout d’abord, nous considérons que V_ch est prise au borne de la charge RE, ensuite, elle est prise aux bornes de la charge RLE.

Les résultats de simulation sont donnés respectivement sur les figures 3. 16 et 3.17.

Liaison à travers un hacheur commandé par une MPPT

1 Modèle PSIM

2 Panneau solaire sans présence de perturbation

            Sans présence de perturbation, les différentes caractéristiques du générateur PV à liaison indirecte avec la charge (à travers un hacheur doté d’une commande MPPT analogique) sont données sur la figure 3. 11 ci-dessous.

Simulation de l’ensemble Panneau – Hacheur – Batterie (Rapport cyclique fixe)

Modèle PSIM (Hacheur dévolteur)

Pour voir l’évolution des paramètres de sortie du générateur PV en présence d’un hacheur dévolteur placé entre source et charge, nous avons choisie une commande fixe. Les résultats obtenus sont les suivants :

2 Panneau solaire sans présence de perturbation

 

Liaison directe panneau - batterie

1 Modèle de simulation

Deux modèles principaux sont connus : le modèle à une diode et le modèle à deux diodes [  ]. Ce dernier s'avère plus proche du cas réel. C'est pourquoi, nous avons opté pour son utilisation lors de cette simulation.

Le dimensionnement du générateur photovoltaïque est pris d’une référence bibliographique [  ].

2 Panneau sous éclairement et températures constants

 

Différents types de la commande MPPT

Dans la recherche du point de fonctionnement optimal (Maximum Power Point Tracking – ‘MPPT’-) il s’agit de suivre continûment l’optimum de la puissance délivrée par le générateur PV. Pour cela, on décrira dans ce qui suit trois méthodes: analytique, analogique et numérique [7].

II. 3. 1 Méthode analytique

L’expression analytique de la puissance délivrée par le G.PV est donnée par:

Avec:

C1 et C2: des constantes calculées à chaque simulation.

Théorie de la commande MPPT

1 principe de la commande MPPT

Le  principe  est  simple:  comme  nous  le  voyons  sur  la figure (2. 1). Selon  l’endroit  où  l’on  se  trouve  sur  la courbe, une petite variation de  la  tension (dV)  implique soit un (dI) positif ou négatif, et c’est en jouant sur ces variations d’intensité que nous allons chercher à atteindre le point de puissance maximale.

Ensemble panneau – batterie

1 Caractéristiques électriques (I(V) et P(V))

Trois types de charges DC typiques existent : une charge purement résistive, une charge de type source de tension et une charge de type source de courant. Sur la figure (1. 14), nous avons représenté les caractéristiques I(V) et P(V) d’un générateur PV ainsi que les caractéristiques I(V) des trois types de charges [5].

Tout d’abord, nous pouvons identifier le point de fonctionnement où la puissance fournie par le générateur est maximale pour un courant optimal et une tension optimale. Ce point est nommé MPP (Maximum Power point). Ensuite, nous remarquons le point d’intersection entre les caractéristiques I(V) du générateur et celles des trois types de charges :

1. point A pour une charge en source de courant,
2. point B pour une charge résistive,
3. point C pour une charge de type source de tension,

Pour ces trois points, la puissance fournie par le générateur est respectivement P1, P2 et P3,  comme l’illustre la figure (1. 14), correspondant à des valeurs de puissance inférieures à la puissance maximale disponible. Donc une perte d’une partie de la puissance délivrée par le générateur PV implique, des pertes de production énergétiques importantes.

Modèle électrique du générateur photovoltaïque

. 1 Schéma électrique équivalent

En considérant l'expression (1. 3) et en tenant compte de l'effet de l'association des cellules PV, nous pouvons décrire le schéma électrique équivalant d'un générateur PV par la figure (1. 11) ci-dessous:

2 Caractéristiques courant – tension

Sur la figure (1. 12), nous reportons un exemple de la caractéristique I-V d'un module constitué d' une association de  trois branches en parallèles ayant chacune deux branches en série. On remarque que :

- Le courant du module est égal au courant de la cellule multiplié par le nombre des cellules montées en parallèle.

-     La tension totale est égale au produit de la tension de la cellule par le nombre des cellules en série.

Nous pouvons décomposer la caractéristique I(V) du générateur photovoltaïque en 3 zones :

-     Une zone assimilable à un générateur de courant I_CC proportionnel à l’irradiation, d’admittance interne pouvant être modélisée par  (Zone 1).

-     Une zone assimilable à un générateur de tension V_C0 d’impédance interne équivalente à Rs   (Zone 2).

-     Une zone où l’impédance interne du générateur varie très fortement de R_S à R_p (Zone 3).

 3 Caractéristiques puissance – tension

Le générateur photovoltaïque

L'interconnexion des modules entre eux, en série ou en parallèle, pour obtenir une puissance plus grande, définit la notion de générateur photovoltaïque (GP). Le générateur photovoltaïque se compose de plusieurs modules et d'un ensemble de composants qui adaptent l'électricité produite par les modules aux spécifications des récepteurs.

L'interconnexion des cellules peut être série ou parallèle. La tension totale disponible est égale au produit du nombre de cellules en série par la tension d'une cellule, et le courant est multiplié par le nombre de cellules connectées en parallèle [3].

Le panneau solaire

La cellule individuelle, unité de base d'un système photovoltaïque, ne produit qu'une très faible puissance électrique, typiquement de 1 à 3 W avec une tension de moins d'un Volt. Pour produire plus de puissance, les cellules sont assemblées pour former un module (ou panneau). Les connections en série de plusieurs cellules augmentent la tension pour un même courant, tandis que la mise en parallèle accroît le courant en conservant la tension. La puissance crête, obtenue sous un éclairage maximal sera proportionnelle à la surface du module [2].

La mise en série ou en parallèle des cellules solaires aboutit aux caractéristiques I(V) suivantes:   

1 Cellules en série

Schéma électrique

2 Cellules en parallèles

Schéma électrique

·    Caractéristiques I(V) courant – tension

Cellule solaire

La conversion photovoltaïque est la transformation de l’énergie lumineuse en énergie électrique. Les dispositifs capables d’effectuer cette transformation sont appelés cellules solaires ou photovoltaïques.

Le principe d’une cellule solaire est basé sur le phénomène physique appelé « effet photovoltaïque ». Celui-ci consiste à établir une force électromotrice lorsque la surface de cette cellule est exposée à la lumière. La tension générée peut varier entre 0.3 V et 0.7 V en fonction du matériau utilisé, de sa disposition, de la température de la cellule ainsi que du vieillissement de la cellule [1].

Structure et principe de fonctionnement

La figure 1.1 illustre la structure d’une cellule PV typique. On voit clairement qu’elle est réalisée à partir de deux couches de semiconducteurs : une dopée P (dopée au bore) et l’autre couche dopée N (dopée au phosphore) créant ainsi une jonction PN avec une barrière de potentiel. Lorsque les photons sont absorbés par le semi-conducteur, ils transmettent leur énergie aux atomes de la jonction PN de telle sorte que les électrons de ces atomes se libèrent et créent des électrons (charges N) et des trous (charges P). Ceci crée alors une différence de potentiel entre les deux couches. Cette différence de potentiel est mesurable entre les connexions des bornes positives et négatives de la cellule [2].

Convertisseur multicellulaire

INTRODUCTION
Les avancées technologiques récentes ont permis le développement continu des semiconducteurs de puissance moyenne tension, entièrement commandés, à base de silicium. Leur évolution en termes de calibres en courant et en tension reste cependant limitée à l’heure actuelle notamment à cause des limites physiques de ce matériau, malgré les nouvelles structures de composants considérées (SPT, Trench, etc.).
Les besoins actuels en termes de puissance ne cessent de croître et la limitation technologique des composants a légitimé le développement de topologies de conversion d’énergie reposant sur l’association en série de structures élémentaires. Elles sont de plus en plus répandues, car elles présentent l’avantage d’utiliser des semi-conducteurs commandés de calibre plus faible en tension avec des fréquences de commutation plus élevées.
Les structures de conversion d’énergie multiniveaux connaissent un essor dans le domaine des applications moyenne tension/forte puissance, car elles possèdent de meilleures performances que les topologies classiques et permettent l’utilisation de composants moyenne tension pour des niveaux de tension toujours plus élevés. Elles sont néanmoins composées d’un plus grand nombre de semi-conducteurs, apparaissant ainsi comme inappropriées aux applications basse tension/forte puissance.
Intérêt des convertisseurs statiques multiniveaux
Un convertisseur statique est dit « multiniveaux » lorsqu’il génère une tension découpée de sortie composée d’au moins trois niveaux. Ce type de convertisseur présente essentiellement deux avantages. D’une part les structures multiniveaux permettent de limiter les contraintes en tension subies par les interrupteurs de puissance : chaque composant, lorsqu’il est à l’état bloqué, supporte une fraction d’autant plus faible de la pleine tension de bus continu que le nombre de niveaux est élevé. D’autre part, la tension de sortie délivrée par les convertisseurs multiniveaux présente d’intéressantes qualités spectrales. Le fait de multiplier le nombre de niveaux intermédiaires permet de réduire l’amplitude de chaque front montant ou descendant de la tension de sortie. L’amplitude des raies harmoniques est par conséquent d’autant moins élevée. Dans le cas plus précis d’un fonctionnement en modulation de largeur d’impulsion, le recours à un convertisseur multiniveaux associé à une commande  judicieuse des composants de puissance permet en outre de supprimer certaines familles de raies harmoniques.

Les électrolytes

a) Définition

Un électrolyte est une espèce chimique qui libère des ions lorsqu’on la dissout dans l’eau.

Exemples : le sel (ou chlorure de sodium solide)

Un électrolyte peut être solide, liquide ou gazeux.

b) Les solides ioniques

·         Définition :

Un solide ionique est un solide qui est uniquement constitué d’ions.

- Lorsqu’un solide ionique se dissout, il libère dans l’eau les ions qui le constituent : les solides ioniques solubles dans l’eau sont des électrolytes.

- Un solide ionique est constitué de cations et d’anions : les cations apportent de l’électricité positive et les anions apportent de l’électricité négative.

 

L’énergie

1-      Une définition de l’énergie

L’énergie est la monnaie du physicien : dans la vie courante tous les échanges se comptent en euros, dans le monde de la physique tous les échanges se comptent en joules.

L’énergie se présente à nous sous différentes formes : énergie cinétique, énergie potentielle, énergie lumineuse … 

La monnaie est stockée dans des banques, l’énergie est stockée dans les formes d’énergie.

Pour calculer l’énergie d’un système, il faut prendre en compte toutes les formes d’énergie mises en jeu :

L’énergie E d’un système est : E = E_C + E_P + Sautres énergies.

Définition : la somme des autres énergies est notée U.

Sautres énergies = U

U est l’énergie interne du système.

Finalement,

E = EC + EP + U

L’énergie interne U est liée aux transformations microscopiques qui se déroulent à l’intérieur du système (changements de température, changements d’état, réactions chimiques, phénomènes électriques…). Comme toutes les énergies, elle s’exprime en joules (J).

La température T d’un corps est un ‘indicateur’ de son énergie interne :

Si T augmente alors U augmente.

2-      L’énergie se transforme

L’énergie passe continuellement d’une forme à l’autre. Pour se transformer elle dispose de deux voies : le travail W et la chaleur Q.

Il existe deux modes de transferts de l’énergie : le travail W et la chaleur Q.

Unité : W et Q sont en joules (J).

Les modes de transfert de l’énergie sont les convoyeurs de fonds : ils permettent à l’argent de circuler en toute sécurité d’une banque à l’autre.

Le travail W réalise toutes sortes de transformations d’énergie mais la chaleur Q ne peut transformer de l’énergie qu’en énergie interne U.

L’énergie d’un système ne peut varier que par échanges de travail ou de chaleur avec l’extérieur.

Si lors d’une transformation un système ne reçoit de l’extérieur ni chaleur ni travail alors son énergie ne varie pas.

Lorsque les convoyeurs de fonds sont en grève, l’argent ne circule pas : il reste dans les banques.

1-      Les échanges de chaleur (ou transferts thermiques)

Le travail W se manifeste lorsqu’une force exerce un effet sur la forme d’un corps ou sur son mouvement (déformation, accélération, freinage …).

La chaleur Q se manifeste lorsqu’il existe une différence de température entre deux corps.

Expérimentalement, on constate que lorsqu’un corps chaud est mis en contact avec un corps froid, le corps chaud se refroidit alors que le corps froid se réchauffe.

Donc,

La chaleur se déplace du corps chaud vers le corps froid.

Du coup, l’énergie interne du corps chaud diminue tandis que celle du corps froid augmente :

La chaleur se propage selon trois mécanismes : la conduction ( prédomine dans les solides), la convection (prédomine dans les liquides et les gaz) et le rayonnement ( dans le vide, c’est le seul mécanisme qui fonctionne).

1-      L’énergie se conserve

La somme des énergies que reçoit un système à un instant donné est égale à la somme des énergies qu’il restitue au même instant.

Il faut rembourser tout l’argent qu’une banque vous a prêté.

Ce principe important est au centre de la physique (et de la chimie) : il permet de retrouver de nombreuses lois  et toutes les lois connues s’y conforment.

 

Wikileaks reveals 400 000 notes the dirty war in Iraq

In recent days, the Pentagon in Washington had assembled a team of 120 experts to prepare for the second wave of revelations of confidential documents by the site Wikileaks. This has been done since Friday night, with a new avalanche of notes from some 400 000 to substantially all the incident reports, written by American officers on the Iraqi ground between 2004 and 2009, revealing the horror of war every day.
As in the first series of revelations, especially concerning the double play Pakistan in the war in Afghanistan, Wikileaks has media related to several countries, as explained by its leaders, to "maximize the impact. "
Similarly, the site of Julian Assange has decided to release these revelations just days before U.S. elections in mid-term. He said on Al-Jazeera, quoted by the website Owni.fr who made a display interface for Wikileaks: