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UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP - DAKAR ..
THESE
présentée à
l'ECOLE NATIONALE SUPERIEURE UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE(E.N.S.U.T.)
en vue de l'obtention
du DiplOme de DOCTEUR.ltJ-~~~ ~'==~;:_~_ ~~,.".",.,,,, .....-.__Spécialité : PHYSIQ "o~SE'L AFR'CAINET-M~-; - -1
R l'ENSEIGNEMr: ACHE1 C. A. M. E. S. _ 0 ...NT SUPERIEUR
par ! Arrivée .. UAGADOUGOU
CI.ude LISHOU: fnre::(si"'é~~I;~~ ·1995..... '/.... 0·0'3··1·5· :
TITRE:
OPTIMISATION EN TEMPS REEL DU fONCTIONNEMENT DU GENERATEUR
PHOTOVOLTAIQUE D'UNE MICROCENTRALE ENERGETIQUE ET GESTION
DU TRANSfERT D'ENERGIE PAR PROCESSEURS SPECIALISES.
soutenue le 18 novembre 1987 devant le Jury composé de :
MM. S. SECK
D. FALLB. CHAPPEY jL. PROTIN (
C. KRAIF \G. SOW
B. GUEYE
Préaldent
ANNEE l.i87
A V A N T - PRO P 0 S
Le travail que nous présentons dans ce mémoire a été réalisé
dans le cadre des recherches sur les énergies renouvelables
effectuées à l'Eçole Nationale supérieure Universitaire de
Technologie de DAKAR dirigée par Monsieur le Professeur S. SECK
dans le Laboratoire d'Energie Solaire "Groupe de Traitement en
Temps Réel des Energies Renouvelables" sous la responsabilité de
Monsieur L. PROTIN.
Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à
Monsieur S. SECK, Directeur de l'ENSUT, qui nous a
accueilli au sein du département Génie Electrique de son
établissement, qui n'a pas ménagé ses encouragements tout au long
de la réalisation de ce travail et qui nous fait l'honneur de
présider le jury de thèse,
Monsieur D. FALL, Doyen de la faculté des Sciences et
Directeur du Centre d'Etudes et de Recherches sur les Energies
Renouvelables, qui malgré ses nombreuses occupations a accepté de
participer au Jury,
Monsieur B.CHAPPEY, Directeur de l'IUT de CRETEIL
d'avo1r bien voulu accepté de part1ciper au jury.
Je remercie très sincèrement
Groupe
l'ENSUT
de
de
- Monsieur L. PROTIN, Docteur ès Sciences, responsable du
Traitement en Temps Réel des Energies renouvelables à
Dakar pour avoir bien voulu définir et diriger ce
travail.
Que Monsieur L. PROTIN trouve ici, notre profonde
reconnaissance pour l'intérêt tout particulier qu'il a attaché à
notre formation en Informatique Industrielle et l'encadrement sans
faille dont nous avons été l'objet.
Ses précieux conseils et sa contribution remarquable ont
permis l'heureux aboutissement de nos travaux.
Messieurs C. KRAIF et G. SOW, Docteur-Ingénieur àl'ENSUT pour leur constante disponibilité et l'honneur qu'ils nous
font en acceptant d'examiner ce travail,
Monsieur B.GUEYE qui nous honore de sa présence parmi
les membres du jury,
Tout le personnel du Laboratoire de Recherche sur les
Energies Renouvelables et en particulier Monsieur A.BAYOKO pour sa
participation à la réalisation du dispositif expérimental,
- Monsieur F. CHAVAND qui m'a accueilli en stage dans son
laboratoire de Robotique à Evry pour les nombreux conseils qU'il
n'a cessé de nous donner pour la bonne continuation de ce travail.
Nos responsables pédagogiques et administratifs à l'ENSUT
sont assurés de notre reconnaissance réelle.
Monsieur M. CHOQUET, Sous-Directeur, chargé de la
Division Industrielle pour son aide sur bien des plans,
Monsieur A. GIRARDEY, Chef du Département Génie
Electrique pour avoir facilité le bon déroulement de ces travaux.
- Enfin, tous ceux qui de loin ou de près, ont contribué,
par leur soutien moral ou matériel à la réalisation de ce mémoire.
SOMMAIRE
INTRODUCTION 1
CHAPITRE l SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES 4
1.1 - GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE 5
1.1.1 - L'effet photovoltaïque
1.1.2 - Caractéristiques d'une cellule photovoltaïque 7
1.1.2.1 - Caractéristique et schéma équivalent
1.1.2.2 - Evolution des caractéristiques 8
1.1.2.3 - Maximum de puissance 11
1.1.2.4 - Rendement énergétique de conversion 12
1.1.2.5 - Technologies actuelles 14
1.1. 3
photovoltaïques
Groupement et protection des cellules
15
16
en série
en
1.1.3.1
1.1.3.2
1.1.3.3 -
1.1.4.1 - Orientation des l'au1'l-~j,\.K
1.1.4.2 - Déséquilibre dans'i~t 19
1.1.4 - Influence des 18
1.2 - STRUCTURE DES SYSTEMES A GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE 21
1.2.1 - Le générateur: fonctionnement optimal
1.2.2 - Adaptation d'une charge quelconque 23
1.2.2.1 - Principe
1.2.2.2 - L'adaptateur d'impédance 24
source
1.2.2.3 Adaptation de la nature de la charge à la
1.2.2.4 - Couplage direct générateur-charqe 26
1.2.3 - Batteries de stockage de l'énergie 27
1.2.3.1 - caractéristiques techniques
1.2.3.2 - Les accumulateurs au plomb 32
1.2.3.3 - Le stockage le l'énergie photovoltaïque 34
1.2.4 - Couplages générateurs/batteries/récepteurs 36
1.2.4.1 - Fonctionnement avec stockage
1.2.4.2 - Fonctionnement "au fil du soleil"
1.2.4.3 - Fonctionnement avec batterie Tampon 37
Conclusion 39
CHAPI'I'RE II LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL 40
2.1 - LA MICROCENTRALE ENERGETIQUE
2.2 - DISPOSITIF ETUDIE
2.2.1 - Cahier des charges
2.2.2 - Schéma synoptique
2.3 - ETUDE ET REALISATION DES CONVERTISSEURS
41
43
46
2.3.1 - Cahier des charges - Structures
2.3.2 - Fréquence de fonctionnement - Filtrage 49
2.3.3 - Dimensionnement 50
2.3.4 - Choix de la technologie - Réalisation pratique 51
2.3.5 - Pertes du convertisseur 54
2.3.5.1 - pertes dans les inductance
2.3.5.2 - pertes dues à la diode
2.3.5.3 - pertes dans le commutateur 55
- pertes dans le transistor bipolaire
- pertes dans le transistor MOS
2.3.5.4 - minimisation des pertes 57
2.3.6 - Essais évaluation du rendement 59
2.4 - LE CONDITIONNEMENT DES SIGNAUX 61
2.4.1 - La tension du générateur photovoltaïque
2.4.2 - Le courant dans le générateur photovoltaïque
2.4.3 - La tension de la batterie 62
2.4.4 - Le courant batterie
2.4.5 - L'ensoleillement
2.4.6 - Le filtrage 63
2.5 - ASSERVISSEMENT NUMERIQUE DU COURANT DANS LA BATTERIE 65
2.5.1 - Le microordinateur
2.5.2 - Interfaçage
2.5.3 - La carte d'acquisition et de commande
2.5.3.1 - Acquisition des paramètres physiques
67
71
- Le multiplexeur analogique
- L'échantillonneur bloqueur
- Le convertisseur analogique-numérique 73
- L'isolation galvanique par optocoupleurs
2.5.3.2 - Commande numérique du hacheur 75
2.6 OPTIMISATION
PHOTOVOLTAIQUE
DU FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR
2.6.1 - Outil de développement
2.6.2 - La carte d'acquisition et de commmande
2.6.3 - La carte processeur spécialisé
77
78
79
CHAPITRE III
- Le microprocesseur
- Le décodage dl adress.es
- Les mémoires
- Le circuit d'entrée-sortie
RESULTATS EXPERIMENTAUX
81
83
3.1 - TACHES LOGICIELLES
3.1.1 - Choix logiciels
3.1.2 - Description des diverses tâches
3.1.2.1 - Tâche de fond
3.1.2.2 - Tâches complémentaires
3.2 - ETALONNAGE DE LA CHAINE D'ACQUISITION
3.3 - EVALUATION PRATIQUE DU POTENTIEL ENERGETIQUE
84
85
87
93
3.3.1 - Caractéristiques veIl à ensoleillement constant
3.3.2 - Caractéristiques pcV) à ensoleillement constant
3.4
CALCULATEUR
OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR PAR
3.4.1 - Principe 98
3.4.2 Asservissement de la tension du générateur à la
consigne Vopt
3.4.3 - Recherche systématique de la puissance maximale
3.5 - ASSERVISSEMENT A COURANT NUL DE LA BATTERIE TAMPON 103
3.5.1 - Différentes configurations 104
3.5.2 - Mise en oeuvre de la régulation de courant dans la
batterie
3.6 - OPTIMISATION PAR PROCESSEUR SPECIALISE
3.6.1 - Logiciel assembleur
3.6.2 - Intégration matériel - logiciel
3.6.3 - Résultats expérimentaux
CONCLUSION
109
110
111
1 NT R 0 DUC T ION*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*
Les pays en voie de développement et notamment les pays de la
zone sahélienne sont confrontés depuis plusieurs années à de graves
problèmes énergétiques.
La disponibilité dans
renouvelables peut apporter
énergétiques.
ces pays
une réponse
de sources d'énergies
adaptée à ces problèmes
Parmi ces sources d'énergie, l'énergie solaire photovoltaïque
semble la mieux répondre aux besoins de ces pays dont les zones
isolées sont dépourvues de réseaux de distribution électrique.
Les sociétés nationales d'électricité n'envisagent pas
l'électrification de ces zones à brève échéance par suite du coût
important du transport de l'électricité vers ces zones où la
puissance demandée est généralement faible.
Le coût élevé du générateur photovoltaïque freine actuellement
l'implantation de sources d'énergies renouvelables dans les zones
isolées. Des expériences sont cependant en cours [1], et montrent
l'intérêt d'optimiser le fonctionnement du générateur
photovoltaïque afin de réduire la puissance installée pour un même
service rendu.
Le laboratoire d'énergie solaire de l'ENSUT de Dakar
s'intéresse depuis de nombreuses années à ces problèmes
d'optimisation de générateurs photovoltaïques et éoliens [2], pour
la production d'électricité et pour des applications de pompage
photovoltaïque [17],[18].
L'ensemble des travaux qui sont en cours ont pour objectif la
réalisation d'une microcentrale énergétique multigénérateurs éolien
et photovoltaïque pouvant être implantée en zone isolée.
-1-
Les développements récents de l'électronique de puissance et de
l'informatique industrielle permettent .d'envisager la réalisation
de dispositifs fiables, adaptés à la commande et au contrôle de
systèmes aérosolaires. Ces dispositifs à logique programmée
(microprocesseurs) permettent de minimiser le matériel, donc d'en
diminuer le coût et de prendre en compte certaines fonctions de
maintenance des installations. La plupart des problèmes survenus à
ce jour sur les installations d'énergies renouvelables sont
essentiellement liés à ces problèmes de maintenance.
Le principal inconvénient de l'énergie solaire photovoltarque
réside dans sa couverture énergétique non uniforme dans le temps.
La plupart des installations proposent un stockage de cette énergie
sous forme électrique par batteries [IJ. Le rendement faible des
batteries pénalise le rendement global de l'installation et de
plus, accroit les problèmes de maintenance. Nous avons opté à
l'ENSUT de Dakar pour l'utilisation de sources d'énergies
complémentaires couplées entre elles et tel que toute l'énergie
électrique produite soit consommée et éventuellement stockée sous
forme hydraulique.
Le travail présenté dans ce mémoire est une contribution à la
mise en oeuvre d'une centrale répondant à ces objectifs.
Le chapitre l décrit les systèmes photovoltalques en général et
les principes utilisés pour leur fonctionnement optimal, nous
permettant ainsi de définir les caractéristiques du dispositif
expérimental d'optimisation d'un générateur photovoltaïque de 400W.
Le chapitre II est consacré à la description de l'ensemble du
dispositif expérimental qui réalise :
l'optimisation du générateur par calculateur puis par
un processeur spécialisé autonome,
le transfert en temps réel de toute l'énergie produite
par le générateur vers une charge adaptée.
-2-
Nous décrivons ensuite dans le dernier chapitre les logiciels
d'velopp's pour la mise en oeuvre du dispositif exp'rimental puis
nous montrons la faisabilit' et l'int'rêt des dispositifs r'alis's
pour son implantation dans la microcentrale en pr'sentant les
r'sultats exp'rimentaux obtenus.
-3-
CHA PIT R E - 1
SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES
-4-
1.1 - GENERATEURS PHOTOVOLTAIQUES
1.1.1 - L'EFFET PHOTOVOLTAIQUE
L'effet photovoltaïque est l'apparition d'un courant dans un
solide éclairé et plus particulièrement dans un semi-conducteur.
Bien que cet effet ait été découvert par SMITH en 1878, la
production d'électricité par transformation directe du rayonnement
solaire dans un matériau semi-conducteur est un procédé qui a été
inventé il y a une trentaine d'années (photopiles solaires - BELL
LABORATORIES 1954 rendement = 6 %). [3)
L'effet photovoltaïque permet la conversion directe de
l'énergie lumineuse en énergie électrique. Pour que cet effet
apparaisse, il faut que le semi-conducteur possède une
hété~ogénéité à laquelle est sensible le système de porteurs libres
(électrons ou trous). Cette hétérogénéité peut être un gradient de
dopage qui conduit à une barrière de potentiel qui sert de
collecteur de charges.
Une photopile est donc constituée par un semi-conducteur qui
joue le rôle d'absorbeur et de collecteur. La description quantique
de la conductivité électrique dans les semi-conducteurs met en jeu
un certain nombre de phénomènes de la physique du solide. [5]
Un élément essentiel dans la conversion photovoltaïque est
l'énergie transmise par les photons. On définit un rayon de lumière
solaire comme la superposition d'ondes électromagnétiques de
fréquences différentes. C'est aussi un faisceau de photons dont
l'énergie est liée à la longueur d'onde par la constante de
PLANCK :
E = hv avec v= C~
h -34constante de PLANCK = 6,62. 10
-5-
Le schéma équivalent d'une cellule photovoltaïque est donné par
la figure 1.1. Il fait apparaître;
-le générateur de courant dont la valeur Icc est
proportionnelle à l'éclairement,
-la diode dont la tension directe est de l'ordre de 0,5 volts,
-une résistance série Rs, représentant les diverses résistances
de contact et de connexions,
-une résistance shunt Rsh qui caractérise un courant de fuite
au niveau de la jonction.
Les équations 'correspondantes sont;
l = Icc - Id - Vj/Rsh
v = Vj - Rs.I
La caractéristique réelle d'une cellule pour un éclairement
donné est alors repr~sentée sur la figure 1.2.
Rs------.tW"t,'N'-y-----
Iccv
FiS. 1. 1. Schéma éGuival~nt d'un~' c~11ul~~~tovoltaïsu~
(2. cte
0.5 V
Fig. 1.2. Caractéristiques statiQues réelles d' n'cellule photovoltaïtjue' u •
-6-
Pour qu'il y ait conversion photovoltaïque, le semi-conducteur
doit recevoir un rayon lumineux dont· l'6nergie des photons est
supérieure à la largeur de la bande interdite du semi-conducteur.
1.1.2 - CARACTERISTIQUES D'UNE CELLULE PHOTOVOLTAIQUE
1.1.2.1 - CARACTERISTIQUE ET SCHEMA EQUIVALENT
Lorsqu'on court-circuite les deux bornes d'une cellule
photovoltaïque, la diffusion à travers la jonction des porteurs
mino~itaires photocréés produit le courant de court-circuit Icc.
Pour un faisceau lumineux monochromatique, Icc est proportionnel à
l'intensité lumineuse.
Si l'on dispose une résistance aux bornes de la jonction, il
apparaît une tension V sur cette charge. Cette tension correspond à
une polarisation directe et diminue la barrière de potentiel au
niveau de la jonction. Un plus grand nombre de porteurs
majoritaires traversent alors la jonction et tendent à réduire le
courant dans la charge.
Dans ce cas le courant est donné par l'expression [4]
l = lcc - 10.[exp(eVj/kT) - 1]
10 courant de saturation de la diode dépend essentiellement
de la densité intrinsèque et de la largeur de la bande interdite.
-19e = 1,6. 10 C,
k = 1,38. 10-23 J.K- l constante de BOLTZMAN,
T = température de la jonction en Kelvin.
-7-
Nous remarquons que l'amplitude du courant photovoltaïque Icc
est proportionelle à l'intensité lumineuse.
Dans l'expression (1), le terme Io.[exp(eVj/kT) - 1] correspond
au courant direct de la diode que nous noterons Id.
La résistance shunt étant généralement très importante, on peut
en première approximation la négliger sur le schéma équivalent et
la relation liant le courant et la tension d'une photopile est
alors donnée par l'expression:
v = - Rs.I + Vt.Ln(l + Icc - l )
Id
( 2 )
avec Icc courant photopile de court-circuit proportionnel àl'éclairement,
Rs résistance série de la celule,
Vt = kT potentiel thermique.
e [4]
1.1.2.2 - EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES
L'examen de la caractéristique courant-tension d'une photopile
montre que la. cellule solaire n'est pas assimilable aux sources
conventionnelles de tension ou de courant.
Sur la caractéristique I=f(V), on distingue trois zones (figure
1.3.a). Dans la zone (1), on observe une variation importante de la
tension, le courant étant sensiblement constant. Cette zone
p~ésente la caractéristique d'un générateur de courant.
La variation du courant est rapide dans la zone (3), la tension
demeurant sensiblement constante. La cellule solaire se comporte
dans cette zone comme un générateur de tension.
-8-
Dans la zone intermédlaire (coude de la caractéristique) les
variatlons de courant et de tension sont toutes significatives.
C'esc dans cette zone que la photopile délivre le maximum de
puisssance. Les caractéristiques courant-tension évoluent en
fonction de l'ensoleillement, de la température et d'un certain
nombre de facteurs externes. La fluctuation de ces caractéristiques
pose un certain nombre de 'problèmes pour le couplage des cellules
solalres à une charge.
Figure 1.3. Fioure 1.4..-
a)
b)
Tl1e F====::::"~
T2;;.T1 '
pp
Modification des caractéristiques d'une photopile
en fonction de l'éclairement (al et de la température (b)
-9-
- Influence de l'ensoleillement
Toute variation de l'ensoleillement entraine une variation
proportionnelle du photocourant produit par la cellule
photovoltaique. Les figures 1.3.a et 1.3.b montrent l'influence de
l'ensoleillement sur la caractéristique I(V) et sur la puissance
délivrée par la photopile.
Influence de la température
Le courant Icc et le potentiel en circuit ouvert Vo sont
influencés par la température et provoquent un déplacement de la
caractéristique I(V) comme le montre la figure 1.4.a.
Cela se traduit par un déplacement de la tension pour laquelle
la puissance fournie est maximale (figure 1.4.b.). Lorsque le
courant est nul dans la cellule, la relation (1) devient
Icc = Io.[exp(V!Vt) - 1]
soit Vo = Ln( Icc + 1)
Vt 10
d'où Vo = Vt.Ln( Icc + 1)
10
Vo est la tension en circuit ouvert et décroit lorsque la
température augmente.
vieillissement peuvent
nous les détaillerons au
D'autres facteurs externes tels que
modifier également
paragraphe (1.4).
-10-
la
les
poussière et le
caractéristiques,
1.1.2.3 - MAXIMUM DE PUISSANCE
Pour un
caractéristique,
point de fonctionnement Mp(Vp,Ip)
la puissance est égale à P = Vp.lp
de la
P = V.[Icc - Io.(exp(V/Vt) - 1)] ( 2 )
d'où
En annulant la dérivée dP , on obtient le maximum de puissance.
dV
o = Icc - Io.[exp(V/Vt) - 1] - V.lo exp(V/Vt)
Vt
Soit exp(V/Vt).(-y- + 1) = Icc + l
Vt 10
(3)
Ceci représente l'équation implicite donnant la valeur de la
tension Vp à la puissance maximum.
Le courant correspondant est
Ip = Icc + 10
l +--YE......Vt
Vp et Ip représentent la tension et le courant fournis à la
charge au point de fonctionnement correspondant à la puissance
maximale. Nous nous imposerons de fonctionner autour de ce point
optimal. (Figures 1.5. et 1.6.)
-11-
laI p
P =Vele
Pmax = 1pVp
Fig.l.5. Caractéristique courant-tension d'une
cellule
Fig. 1.6. Caractéristiquepuissance -tension d1uneëe 11 ule
1.1.2.4. RENDEMENT ENERGETIQUE DE CONVERSION
Le rendement d'une photopile est le rapport entre la puissance
fournle a la charge et la puissance lumineuse incidente. Son
expreSSIon est donnée par :
'1= V.l
Ne. Eph
Avec V.I puissance fournle a la charge,
Cph énergie moyenne des photons en eV,
Ne nombre de photons par seconde.
On montre que ce rendement diminue lorsque la température
augmente. De plus, pour une cellule déterminée, le rendement
énergétlque est fonctlon de la répartition spectrale des photons.
Cela slgnifle que la cellule fournit plus d'énergie électrique pour
certaines radiations luml.neuses que pour d'autres, donc la
puissance électrique délivrée dépend de la longueur d'onde des
composantes de la lumière.
-12-
Les rendements de conversion sont en général faibles et
dépendent du matériau utilisé ainsi que d'un certain nombre de
facteurs de pertes parmi lesquels on peut citer :
- L'absorption incomplète des photons Eph < Eg,
- L'excès d'énergie Eph > Eg,
- Les reflets à la surface du matériau,
- La résistance série Rs de la cellule.
-13-
1.1.2.5 - TECHNOLOGIES ACTUELLES
Les recherches actuelles tentent d'améliorer les rendements de
conversion en remplaçant le silicium par de nouveaux matériaux. Le
tableau 1.7 résume quelques valeurs de rendements atteints avec les
principaux matériaux actuellement connus. [5J
MATERIAU DE BASE STRUCTURE RENDEMENT %
Le courant qui
dans la charge. Il
identiques et soumises
SILICIUM HOMOJONCTION N+/P ....•.... 15,5
SILICIUM HETEROSTRUCTURE MIS 11,7
SILICIUM HETEROJONCTION 12
Ga As HETEROSTRUCTURE ......•.... 21
Ga As HETEROJONCTION 18
CU 2S HETEROSTRUCTURE 15
CU 2S HETEROJONCTION 8,5
TABLEAU 1.7 - RENDEMENTS ENERGETIQUES OBTENUS ACTUELLEMENT
1.1.3 - GROUPEMENT ET PROTECTION DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES
1.1.3.1 - GROUPEMENT EN SERIE
La tension générée par une cellule photovoltaIque étant très
faible (0,5 Volts), une association en série d'un certain nombre de
cellules, pour obtenir des tensions compatibles avec les charges à
alimenter, est souvent nécessaire.
·traverse chaque cellule est le même que celui
ne faut donc connecter que des cellules
au même éclairement.
-14-
Quand des cellules non identiques sont couplées en série, les
courants étant les mêmes, on obtient la caractéristique résultante
en additionnant point par point les tensions pour des valeurs
communes de courant.
Si N cellules sont connectées en série, la cellule masquée (ou
en défaut) est soumise à une tension inverse maximale (dans le cas
d'un court-circuit) égale à N-l fois la tension d'une cellule. Pour
éviter ce défaut, on protège les regroupements à l'aide d'une diode
montée en parallèle afin de limiter la tension inverse.
La tension d'avalanche inverse limite entre 30 et 40 le nombre
de cellules que l'on peut mettre en série. Au delà il est nécesaire
d'utiliser une diode par regroupement afin d'assurer la protection
éventuelle d'une cellule en défaut. Un module photovoltaique est
constitué d'un groupement série d'un nombre de cellules sans diode.
1.1.3.2 - GROUPEMENT EN PARALLELE
On augmente le courant fourni à la charge en disposant en
parallèle plusieurs modules photovoltaiques. La tension générée
étant la même pour tous les modules, il est nécessaire de connecter
en parallèle des modules de caractéristiques électriques
identiques. La caractéristique électrique résultante est obtenue en
additionnant point par point les courants des modules constituant
le groupement en parallèle pour des tensions communes.
Si des modules non identiques électriquement sont couplés en
parallèle, ceux qui ont leur tension à vide inférieure à la tension
commune fonctionnent en récepteur.
Le risque de fonctionnement en récepteur des groupements en
parallèle est éliminé en mettant en série avec chaque groupement
une diode. Chaque diode déconnecte le groupement qui lui est
associé dès que ce dernier à tendance à passer en fonctionnement
récepteur.
-15-
1.1.3.3 - MODULE ET GENERATEUR PHOTOVOkTA1QUE
Le fournisseur de photopiles réalise des modules constitués
d'un certain nombre de cellules placées en série.
En fonction des besoins
générateur photovoltaïque par
certain nombre de modules.
(tension-puissance), on réalise le
association série-parallèle d'un
La caractéristique globale du générateur présente une allure
analogue à celle d'une photopile élémentaire.
L'équation du générateur photovoltaIque complet composé de Ns
cellules en série et Np cellules en parallèle est donné par :
Vg = - Ig.Rs.~ +
Np
Ns.Vt.ln( l + Nplph - 19
Np10
Soit Vg = - Ig.Rsg + Vtg.ln( 1 + Iphg - Ig
log
En posant pour les groupements série
Iphg = Iph , log = 10 , Vtg = Ns.Vt , Rsg = Ns.Rs
Pour les groupements en parallèle
lphg = Np.lph , log = Np.lo , Vtg = Vt , Rsg = Rs
Np
Ceci nous donne le schéma équivalent théorique du
générateur complet (figure 1.8l. [4]
-16-
Rs I g, MW ......--1
1
11ph J_ Vg
(N s-l)Vn~
T
Fig. 1.8. : Schéma équlvalent du générateur
Pour nos travaux, nous disposons sur le site de l'ENSUT de
Dakar de deux panneaux comportant chacun six modules RTe type
BPX 47A. Les caractéristiques de ces modules sont données en annexe
2.
La pUlssance crête installée est d'environ 400 Watts et le
groupement est tel que l'on obtient une tension maximale Vco(à
vide) d'environ 80 volts à 25°e.
Le générateur est placé sur une terrasse à 7m du sol et est
soumis au cours du temps et des saison~ à des facteurs externes
dont nous allons analyser les lnfluences.
-17-
1.1.4 - INFLUENCE DES FACTEURS EXTERNE§
1.1.4.1 - ORIENTATION DES PANNEAUX
Les panneaux installés sont manuellement réglables. Il est donc
intéressant de déterminer la valeur Q A optimale de l'angle a
correspondant au maximum d'énergie reçue durant l'année à Dakar.
L'énergie reçue par un panneau incliné de Q par rapport à
l'horizontale est:
!-Ja = Ho. [ cos(l-o) .cose.cosh -1- sin(l-a) .sine ] = Ho.cos i
1 est la latitude du lieu (comptée positive dans l'hémisphère
Nord)
e la d~clinaison solaire
h hauteur du soleil par rapport à l'horizon
i angle solaire
Ho énergie aux confins de l'atmosphère sous éclairement AMO.
[6],[7J
Dans cette expression la valeur optimale de a est de l'ordre
de 13° Sud. Cependant le fait d'adopter cette orientation conduit à
une perte annuelle moyenne de 4% par rapport à une orientation du
panneau optimisée tous les dix jours. On peut réduire cette perte à
1% en effectuant une modification de l'orientation 4 fois par an
selon le tableau sui v an t. [6 J
JANVIER, FEVRIER, MARS
AVRIL,MAI,JUIN
JUILLET, AOUT, SEPTEMBRE
OCTOBRE, NOVEMBRE, DECEMBRE
-18-
1.1.4.2 - DESEQUILIBRE DANS LE GENERATEUR
Nous avons
comportait une
renden t compte
technologique de
contacts) .
vu que le modèle statique précédemment décrit
résistance shunt Rsh et une résistance série Rs qui
des phénomènes physiques liés à la réalisation
la cellule (courant de fuite, résistances des
Des déséquilibres apparaissent à la suite du vieillissement et
du masquage non uniforme des panneaux (poussières,nuages).
Le vieillissement se traduit pour un éclairement donné par une
variation de la résistance shunt et de la résistance série du
schéma équivalent.
Le masquage se traduit par une diminution du courant photocréé
pour un éclairement donné. Les disparités de caractéristiques entre
modules qui en résultent peuvent être à l'origine de cassures sur
la caractéristique résultante du générateur photovoltaïque ainsi
que nous l'avons observé sur le site de l'ENSUT [8].
Ces cassures apparaissent lorsque les diodes de protection
isolent les modules faibles (vieillis ou masqués) qui ont tendance
à fonctionner en récepteur. Ce phénomène est plus marqué pour un
générateur "haute tension" (couplage série) car les disparités au
niveau des courants délivrés par les modules sont beaucoup plus
importantes que les disparités au niveau des tensions. Pour un
générateur "basse tension" (couplage parallèle) ce phénomène est
moins fréquent.
-19-
maXlma relatlfs de pUlssance
Les cassures ont pour conséquences la présence de plusieurs
(figures 1.9 et 1.10).
Les systèmes d'optimisatlon reposant sur une recherche aveugle
d'un maximum de puissance (recherche extLémale) (9],(10] ou sur
l'allure partlcull~re de la caractéristlque théorique dans la zone
optlmale (double fourchette) [lI], peuvent ftre mis en défaut.
1 1/l" Il
Fig. 1.9.
lP
pilO'LO 1.10.
Visualisation os~illoscoplQuc m~morisée de la
caractérlsti~u~ r (V ) du générateur.p p
-20-
1.2 - STRUCTURES DES SYSTEMES A GENERATEURS PHOTOVOLTAIQUES
En g0n~ral. un syst~me photovoltaIque comporte
g6n~rateur et la charge, un adaptateur d'impédance et un
stockage (figure 1.11). L'ensemble est interconnecté
besoins de l'utilisateur.
outre le
organe de
selon les
! 1Générateur l Ad apt at eur Charge
Stockage
Figure 1. 11. Structure çénéra1e d'un système pnotovoltaïque
1.2.1 - LE GENERATEUR: FONCTIONNEMENT OPTIMAL
Lorsque le générateur photovoltalque alimente un r~cepteur de
caractérlstique I(V). le point de fonctionnement Mp est déterminé
par l'intersection de colle-ci avec la caractéristique du
gén~rateur pour des conditions données de température et
d'éclairement (figure 1.12).
Pour ces conditions données d'éclairement E et de température
T, une hyperbole d'isopuissance est tangente à la caractéristique
du générateur photovoltaIque. On choisi le point de fonctionnement
(Vopt,Iopt) comme étant celUi pour lequel le générateur débite le
maXlmum de pUissance dans ces condltions. On l'appelle point de
fonctionnement optimal pour les conditions donn~es et l'on d~finit
la pUissance optimale P tE,T) = V x Io,'>t'Opt opt t"'
-21-
IG , ,/ Pl, .'la '. <{-~/
'" "..,-
1lopt -------- ...
/ ~~ -' 3>c\>I~P
1 ...... 1, / .....1
/, 1 lv1 -
/ ,/ "
/1 !
/. 1
\//,., 1
//Le'_ ...
Vopt VG Vopt VG
Fig. 1. 12.
nous pouvons définir une charge
un maximum de puissance; c'est la
de fonctionnement et elle est
qui permet d'extraire
correspondant a ce point
par le rapport Ropt=Vopt/lopt
Dans les mêmes conditions,
optimale
charge
définie
On définit la pUissance crête Pc du générateur comme étant la
puissance optimale qu'il peut founir
-lorqu'il est connecté à sa charge optimale,
-lorqu'il reçoit un ensoleillement de 1000 w.m- 2 ,
sa température étant de 25 à 28°C.
Il s'agit donc de conditions
sont très rarement rempiles dans
température donncie, la pUissance
proportionnelle à l'éclairement.
idéales, conventionnelles, qui
la pratique. Remarquons qu'~
optimale est sensiblement
Po = E . Pc
1000
[l2]
-22-
1.2.2 - ADAPTATION D'UNE CHARGE QUELCONQUE
1.2.2.1 - PRINCIPE
On appelle caractéristique optimale la courbe que décrit
l'ensemble des points de fonctionnement optimaux quand
l'ensoleillement varie (figure 1.13). Peu de récepteurs industriels
présentent une telle caractéristique dans un type de fonctionnement
à puissanc. variable. Nous remarquons qu'en premi~re approximation
la charge idéale se rapprocherait d'une f.e.m pure. Il y a lieu de
choisir judicieusement le générateur et la charge pour obtenir un
bon fonctionnement de l'ensemble.
1(A)
\ \ \
Fig. 1. 13.
V (v)
Afin d'obtenir le fonctionnement optimal recherché, il fautadapter l'impédance de la charge au générateur à l'aide d'unmontage inséré entre le gén~rateur et le récepteur (figure 1.11) .
-23-
L'adaptateur introduit au niveau du système générateur-charge
un degré de liberté permettant â tout instant d'agir sur la
caractérlstique électrique de la charge "vue" par le générateur
[13]. L'exploitation judicieuse du degré de liberté par une action
sur la grandeur d'entrée permet d'optimiser le transfert d'énergie
entre le générateur et la charge. Ce procédé associé à une loi de
commande adéquate autorise une optimisation du transfert de
puissance indépendante de l'ensoleillement, de la température et
des facteurs externes.
1.2.2.2 - L'ADAPTATEUR D'IMPEDANCE
Nous le présentons comme un quadripôle de rendement théorique
égal ~ l'unlté, transformant une tenslon d'entrée Ve en une tension
de sortle Vs, telle que Vs=kVe. (figure 1.14)
~e rendement étant suppose unltalre,le transfert d'énergie
entrée-sortie implique :
Ps=Pe <---> Ve.le Vs.ls ----> le = k.ls
Sl Zs est la cha~ge connectée en sortie de l'adaptateur, on a
en ~égime établie Zs= Vs
ls
La charge apparente ramenée a l'entrée vaut:
Ze = Ve = Vs = Zs
le K.Kls K2
Un tel dlSpositif, pour une charge donnée Z~ permet d'obtenir
une charge donnée apparente "vue" de l'entrée qui est réglable à.
l'aide du deqré de liberté K.
le 15
1,l..
QZs
T
1 K
Figure 1.14.
I.2.2.3 - ADAPTATION DE LA NATURE DE LA CHARGE A LA SOURCE
Le problème de la conversion d'énergie électrique est celui du
transfert de puissance entre une source d'énergie continue ou
alternat~ve et un récepteur ou un réseau exigeant une modification
de la forme de cette énergie électrique (du continu à l'alternatif
et inversement) ou de ses caractéristiques (changement de tension
en continu, changement de fréquence et de tension en alternatif).
Au niveau des structures, il existe une très grande variété de
convert~sseurs. Toutefois, en se référant au type de conversion
effectuée, on peut les regrouper en quelques grandes classes.
Le schéma de la figure 1.15 montre les différents types de
conversions possibles et le nom usuel des convertisseurs suivant
leur- fonction. Nous noterollS El ct E2, deux valeurs distinctes de
tensions continues, (Vl,fl) et (V2,f2) les tensions et fr-équences
cùrùctér-isant deux systèmes différents de tenslons alternatives.
=
l_=_E...,;;:2;....-_1 ~
Convertisseurindireçt de
t e lJ.~l..;;o.;.;n~ •
Fi[~ure 1.15.
Convertisseurdirect de fréGuenceet/ou de tension
Ainsi, pour une source d'entrée
alternative, le convertisseur
continu-alternatif du type ONDULEUR.
convertisseur sera un HACHEUr-.
-25-
continue, si la charge est
sera un convertisseur
Si elle est continue, le
1.2.2.4 - COUPLAGE DIRECT GENERATEUR-CHARGE
C'est le système le plus simple et minimal, o~ le gjnérate~r
photovoltaïque est couplé directement à une charge susceptible de
fonctionner à puissance variable. Ce fonctionnement est dit "au fil
du soleil".
Considérons par exemple le système
PHOTOVOLTAIQUE-POMPE CENTRIFUGE (figure 1.16)
GENERATEUR
p
l_____ 1~2
Figure 1.16.Iopt
Vopt v
Figure 1.17.
Vopt v
L'adaptation entre le générateur et la charge n'existe que pour
le pOlnt de fonctionnement Mo. Pour les autres points de
fonctionnement tels que Ml et M2, le générateur et la charge ne
sont plus adaptés, ce qui implique un fonctionnement non optimal du
générateur.
La flgure 1.17 mon~re que le fonctionnement à puissance
optimale du génjrateur photovoltaïque (à température constante) est
obtenu en première approximatlon pour une tension sensiblement
constante (Vopt).
Le recepteur dont la caractéristique se rapproche de cette
hypothèse serait dans ce cas une batterie de f.e.m Vopt.
Certains systèmes fonctionnent sur ce principe et de plus
permettent de stocker de l'énergie.
-26-
1.2.3 - BATTERIES DE STOCKAGE DE L'ENERGIE
Généralement, l'énergie fournie par les générateurs éoliens ou
photovoltaiques est stockée sous forme électrique pour assurer
l'adaptation temporelle de l'offre d'énergie à la demande. Il
eXiste d'autres méthodes de stockage telles que le pompage de
l'eau, le stockage thermlque, la fabrication d'hydrogène, ••• etc,
que l'utilisateur adapte à ses besoins.
Le stockage par batterle est couramment utilisé pour les
moyennes puissances allant de 1 à 5 KW. Les batteries sont des
dont les conditions de fonctionnement influencent
caractérise. Nous nous
suivant leurs principales
dispositifs
fortement l'efficacité de stockage et la fiabilité qui les
proposons de décrire dans le paragraphe
caractéristiques de fonctionnement.
1.2.3.1 - CARACTERISTIQUES TECHNIQUES
Le matériau utilisé pour les plaques ainsi que la nature de
l'électrolyte renseignent sur le type de la batterie.
Une batterie est constitu~e d'un certain nombre d'éléments
connectés en série. Chôque type d'élément possède sa tension
d'utilisation qui lui est propre, cette dernière étant étroitement
liée à son état de charge. (figure 1.18)
Voltage
J
2.2 :--TI(V)2.0 1_-
1
1.8 Pb-acid
1.61 Ni-Zn1
1 1, ." -_._-t-- --..._-,! 1
1.2i\i-Cd
1 Ni-Fe1.0 1
-----r--~I- MnOZ-Zn,
10.8 1--"-T-r--- '-'
1 1
o20 40 60 80 100i.
Figure 1.18.
pourcentage de décharge
Tension d'une cellule en fonction dupourcentase de décharge
La capacité de la batterie exprimée en Ampère-heure (Ah) est
variable et fonction
- du courant de décharge,
- de la densité et de la température de l'électrolyte,
de la manière dont on la décharge (décharges faibles
répétées ou décharge .profonde) ,
- et enfin du vieillissement.
En général la capac1té 1ndiguée e5t donnée pour 20 heures de
temps de décharge, la température de l'électrolyte étant de 27°C.
~a résistance interne de la batterie est étroitement liée à sa
capac1té. C'est donc un paramètre de contrôle de l'état de charge
de la batter1e. La figure 1.19 donne la variation de cette
rés1stance en fonction de la capacité. Elle montre une résistance
faible et prat1guement constante pour une capacité comprise entre
20 et 80 % de la capacité totûle.
r/.n.
20%
Figure 1.19.
80% c/%
Variation de ia résistance interne en fonctionde 1a capac He tata 1e
-28-
Au delà, la résistance augmente Lapidement et entraîne un
échauffement important de la batterie ce qui diminue sa durée de
vie. Ce paramètre de contrôle très important n'est cependant pas
aisé à déterminer et on lui substitue souvent l'évolution de la
force électromotrice de la batterie en fonction de sa capacité.
L'énergie massique exprimée en Wh/kg est l'énergie que peut
fournir la batterie. Elle dépend essentiellement des matériaux
utilisés pour les plaques. La figure 1.20 montre les
caractéristiques de puissance de quelques accumulateurs.
Pn1
~
1000~~
~
~ aiS~
~~cr
100.~
~
~
mE
~uCm~
~.~
~~
Fig.
1
1.20
10 50 100Energie massique
Caractéristique Pm
1000(Wh/kg)
=f(w) de quelques accumulateurs
Parmi ceux-ci les accumulateurs au plomb et au cadmium-nickel
sont commercialisés. Les autres, sont des prototypes de
laboratoire, en cours d'étude.
L'examen de la figure 1.20 montre qU'à puissance égale, les
énergies massiques attendues sont bien supérieures, d'où les
efforts importants de recherches dans ce domaine.
-29-
1!
Charge des batteries
Il existe deux méthodes fondamentales de charge des batteries:
- la charge normale consiste à alimenter la batterie à tension
constante avec un courant de charge correspondant à 10% de sa
capacité nominale. Le temps de charge est alors approximativement
de 10 heures.
la charge rapide quant à elle consiste à alimenter la
batterie à courant constant et à contrôler la f.e.m de la batterie.
Le courant est coupé lorsque la f.e.m atteint sa valeur nominale.
Cette méthode permet de charger la batterie avec un courant de
charge pouvant atteindre 5 fois la valeur de charge nominale. Le
temps de charge se trouve alors fortement réduit.
L'auto-décharge
L'auto-décharge est un paramètre important pour les systèmes
photovoltaïques. C'est la diminution de la capacité de la batterie,
non utilisée, en fonction du temps. Pour les batteries à
électrolyte acide, le taux d'auto-décharge est de l'ordre de 1% de
la capacité par jour et est étroitement lié aux caractéristiques
techniques de la batterie.
Etude comparative des accumulateurs
Le tableau 1.21 regroupe les caractéristiques des differents
types d'accumulateurs. [13]
-30-
constatons que pùrmi les batteries disponibles sur le
les accumulateurs au plomb ont le plus bas coat. Il
également l'intérêt que présentent les autres couples du
vue du coût des matières actives, surtout le couple NaIS
à sa très grande énergie massique. Toutefois, la faible
masslque de l'accumulateur au plomb n'est pas réellement un
Nous
marché,
appa!"aît
poin t de
eu égard
énergie
handicap pour les applicatlons stationnaires au sol. Son rendement
en Ampère heure est excellent (voisin de l'unlté).
En ce qUl concerne le rendement en énergie aucun des couples du
tableau n'atteint 0,8 Ils se situent tous entre 0,6 et 0,7 à
l'exception de NaiS qui lui aussi approche l'unité.
Cette étude comparative explique l'intérêt tout particulier que
nous accordons aux accumulateurs au plomb dont les caractéristiques
répondent aux critères de notre installation.
Pb0 2/Pb Ni/Cd Ni/Fe Zn/C1 2 Al/C1 2 Zn/air 1 Na/S Li/ <1\>
Electrolyte 1\2 5°4 KOH KOIi scl KOIi solide lel !onou 1aqueuxfondu I~~ ~1 :
LargemcntLarge-
EnmentEtat actuel de développé
d~ve".dévelop-: Proto-
floet ing loppé :pe.lllent, : Proto- Labore-: type Proto- Labora-développelUent : cmrge/décharge pour type. toire :traction: type coire
stockage :PetitCls : traction:jusqu'A \-2 MW batte-
ries
Tempêra turc 25'C 25 ·C H·C SO·c IBO·C :40-70·C 300- 350'C350·C 120·C
'Tension en 2,IV I,JV 1,4V 2,IV 2,OV 1,6V 2,lVcircuit ouvert 2-3 V
Energie massique 30 JO 50 90 \00 : 180-200 150!Doyenne (Wh/kg)
:Coûr des matièresactives par kWh 10 3 0,3 0,2 0,3 0,2 2,4 env.: lIase 1 , Pb02/Pb
:
Fig. 1.21.
-31-
1.2.3.2 - LES ACCUMULATEURS AU PLOMB
L'accumulateur au plomb utilisé de nos jours a été mis au point
par PLANTE en 1860. Il nia subit jusqu'à nos jours que des
modifications destinées à améliorer ses performances mais le
principe de base reste toujours le même [14].
PRINCIPE
Il. est bien connu et consiste à transformer de l'énergie
électrique en énergie chimique et réciproquement.
A la décharge, il y a s~ission de l'acide sulfurique:
d'une part, formation d'eau et d'oxyde plombeux à
l'. anode,
d'autre part, formation d'un sulfate de plomb
insoluble à la cathode.
Si l'on pousse trop la décharge, il y a formation d'un sulfate
de plomb incapable de se décomposer par réaction inverse à la
charge, d'où le phénomène de "sulfatation" des plaques négatives
avec des décharges prolongées (les plaques deviennent blanchâtres).
A la charge, le phénomène est inverse ce qui conduit en fin de
charge à une électrolyse de l'eau accompagnée d'un dégagement
d'hydrogène à la cathode.
CARACTERISTIQUES CHARGE/DECHARGE
La figure 1.22 donne les caractéristiques de
décharge d'un élément de batterie d'accumulateur
fonction de l'état de charge.[l2]
-32-
charge et de
au plomb en
v
2,4
2,2
2
1,8
charge
décharge
Capacité1,6 '------f-----±------!-----..,-t-::-::-:---_
50% 100%
Tension de charge et de décharge d'un accumuLateur au pLomb
Fig. 1.22 Caractéristiques de charge et de décharge
d'un accumuLateur au pLomb à éLectroLyte
Liquide
Sous peine de détruire la batterie il est important de
connaître les caractéristiques des butées atteintes à la fin de la
charge ou de la décharge.
La tension en fin de charge est de 2,35 à 2,4 volts par élément
au repos.
La tension en fin de décharge est de 1,8 volts par élément.
On ne descend pas en général au dessous de 20 % de la capacité
de la batterie et la valeur ci-dessus est une valeur limite à ne
pas dépasser sous peine de sulfatation importante des plaques
négatives. Sinon, il y a perte de capacité, augmentation de la
résistance interne, d'où baisse de tension.
En conclusion, dans une installation photovoltaïque où le
stockage est assuré par batteries, et où l'on souhaite pour des
probl~mes de coat, amortir l'investissement sur 10 ans, il est
nécessaire de surveiller l'état de charge ou de décharge des
batteries, car un fonctionnement prolongé dans un sens ou dans
l'autre aboutit tr~s vite à la destruction de l'accumulateur.
-33-
LE STOCKAGE DE L1ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE
Les batteries au plomb qui sont utilisées pour le stockage de
l'énergie électrique sont de technologies anciennes.
Il se trouve que les accumulateurs au plomb répondent
actuellement à des besoins très variés. Ceci se traduit par des
caractéristiques qui peuvent être l'aptitude au cyclage et
l'aptitude à la surcharge. Ces accumulateurs ne nécessitent
généralement que peu de maintenance et ont une faible auto-décharge
L'auto-décharge
préoccupation des
les applications
chargeurs alimentés
bon marché.
de ce type de batterie n'avait pas été la
constructeurs, puisqu'elle était compensée dans
de secours, par un courant fourni par des
par le réseau électrique, l'énergie étant ainsi
Par contre pour l'application photovoltaïque, cette
auto-décharge se trouve compensée par une recharge assurée par des
cellules photovoltaïques coûteuses. Il s'est ainsi avéré
indispensable de diminuer l'auto-décharge des batteries
stationnaires, d'où les nouveaux modèles de batterie au plomb-plomb
doux apparus entre 1975 et 1980, dont la caractéristique
supplémentaire, par rapport à l'ancienne génération est la plus
faible auto-décharge et l'entretien réduit au minimum.
Il en découle que ce nouvel accumulateur au plomb est de loin
le plus apte à répondre aux besoins de l'industrie photovoltaIque
car il se trouve par rapport aux autres générateurs
électrochimiques être le moins cher et son poids, préjudiciable
dans certaines utilisations (embarquées) n'est plus vraiment un
inconvénient puisqu'il s'agit généralement d'installations fixes.
différentes caractéristiques enoncées plus haut ne sont
jamais exigées ensemble pour une application donnée, si
pratique, un accumulateur destiné au démarrage d'un
Les
jusqu'ici
bien qu'en
-34-
véhicule à moteur thermique, sera par conception, très différent
par exemple d'un accumulateur destiné au secours dans une
application de télécommunication [15].
En ce qui concerne le stockage de l'énergie photovoltarque, qui
présente en définitive une grande diversité d'applications, nous
observons des insuffisances au niveau des accumulateurs actuels.
Les travaux de recherche et de développement portent actuellement
sur un nouveau type d'accumulateur qui devrait présenter les
caractéristiques suivantes :
Meilleur
rendements actuels
rendement énergétique par rapport aux
- Nombre de cycles de charge et de décharge élevé,
- Très faible taux d'autodécharge,
- Moindre coût possible,
- Entretien minimum.
-35-
1.2.4 - COUPLAGE GENERATEUR-BATTERIE-RECEPTEUR
1.2.4.1 - FONCTIONNEMENT AVEC STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE
Nous avons montré que dans certaines conditions, le couplage
direct d'un générateur photovoltaïque à une batterie permettait
d'obtenir un fonctionnement sensiblement optimal du générateur
(Vopt = UB). Cette structure avec stockage de l'énergie autorise
une utilisation en différé de l'énergie emmagasinée. La capacité de
la batterie est déterminée en fonction de l'autonomie souhaitée et
de la puissance du générateur. Cette structure est utilisée
actuellement pour la réalisation de microcentrales autonomes, telle
celle de NIAGA WOLOFF au SENEGAL d'une puissance installée de
10 KW [1] ou pour l'alimentation de dispositifs mobiles
(télécommunications, alimentation d'appareils électroniques,
montres à quartz, microordinateurs etc ... ).
Le principal avantage de ces structures est de permettre le
fonctionnement des récepteurs en l'absence d'ensoleillement.
Cependant, le rendement médiocre des batteries (60 à 80 %), le
coût relativement élevé, le poids et l'encombrement n'autorisent le
choix de ces dispositifs que pour des puissances installées faibles
(inférieures à 10 KW).
1.2.4.2 - FONCTIONNEMENT "AU FIL DU SOLEIL"
Dans certaines applications photovoltaïques, le stockage de
l'énergie électrique n'est pas nécessaire. Dans le cas du pompage
photovoltaïque, l'énergie produite est utilisée pour stocker de
l'eau. Le fonctionnement "au fil du soleil" est obtenu par
l'utilisation de groupes à vitesse variable utilisant des machines
à commutateurs électroniques associées à des pompes centrifuges.
Dans ce dernier cas le couplage s'effectue par l'intermédiaire d'un
convertisseur continu-alternatif type onduleur de tension ou de
-36-
courant. Le
obtenu par
[17],[18].
fonctionnement optimal
une étude approfondie
du système photovoltaïque est
de l'ensemble du dispositif
1.2.4.3 - FONCTIONNEMENT AVEC BATTERIE TAMPON
La production d'énergie solaire étant aléatoire (périodes non
ensoleillées et nocturnes), il est nécessaire de faire appel à des
énergies complémentaires pour obtenir un fonctionnement permanent
sans stockage d'énergie électrique. L'énergie complémentaire peut
être apportée soit par les énergies renouvelables (énergie
éolienne, biogaz ... ), soit par les dispositifs conventionnels
(groupes diésels, traction animale ... ).
Nous abordons dans ce cas, le principe des microcentrales
multigénérateurs. Les problèmes posés par ce type de microcentrales
~ont
l'optimisation du fonctionnement des sources d'énergies
renouvelables par suite de leur coût d'installation,
- le couplage de ces diverses sources entre elles,
le transfert en temps réel de toute l'énergie produite
vers les récepteurs.
Etudions les principales solutions envisageables pour résoudre
ces problèmes.
Nous avons montré que l'optimisation du fonctionnement du
générateur photovoltaïque couplé à une charge quelconque était
réalisable par un convertisseur statique. Il en est de même pour
d'autres générateurs d'énergie électrique tels les éoliennes à axe
horizontal [19],[20].
-37-
Le problème du couplage des divers générateurs est plus délicat
par suite de la nature mime des sources et ~es grandeurs délivrées
(tensions, courants). La structure de couplage doit permettre
d'imposer une tension de sortie commune à toutes ces sources afin
de simplifier le couplage avec les récepteurs. Diverses solutions
ont été proposées ou sont en cours d'étude actuellement;
le couplage par diode et asservissement de la tension
de sortie de chaque générateur à une valeur commune [21];
le couplage par diode et batterie tampon qui a déjà
fait l'objet de travaux antérieurs [22] et dont le schéma
synoptique est représenté sur la figure 1.23.
Dans ce dispositif, la tension de sortie du couple
générateur-convertisseur statique est imposé par la batterie qui
fonctionne alors en tampon. Le degré de liberté qu'offre chaque
convertisseur peut alors itre utilisé pour l'optimisation du
fonctionnement du générateur associé.
Le seul problème restant alors à résoudre dans cette
configuration, est le transfert de toute l'énergie produite par les
générateurs vers le (ou les) récepteurs, la batterie devant rester
transparente. La solution retenue lors de travaux antérieurs
consiste à effectuer un asservissement à courant nul dans la
batterie par contrôle de la puissance transmise au récepteur à
l'aide d'un convertisseur statique.
Dans ces
au récepteur
tampon.
conditions, toute la puissance fournie est transmise
et la batterie supposée chargée fonctionne alors en
Ce type de fonctionnement suppose que le
fonctionner à puissance variable et qu'il est
pouvoir absorber la puissance maximale fournie
générateurs.
-38-
récepteur puisse
dimensionné pour
par les divers
Les avantages d'un tel dispositif sont évidents
dimensionnement des batteries beaucoup plus faible,
soit diminution du coût, du poids et de l'entretien,
- rendement excellent puisque uniquement lié au rendement
des convertisseurs statiques.
Conclusion: Notre travail étant une contribution à la
réalisation d'une microcentrale énergétique multigénérateurs
éoliens et photovoltaïques, nous nous proposons à partir de l'étude
précédente de décrire le matériel expérimental réalisé pour
optimiser le fonctionnement du générateur photovoltaïque de la
centrale et pour assurer le transfert d'énergie vers une charge
variable.
1- - - - - - - .. - - .. - - - - ·1
1L .1
AdJptat~"r
n
Générateur
1
Générateur f- Adaptateur1--'+ Récepteur1 1
dbptateu1 T 3 1--
Ja .t
1"ii
H*,Génératel,/r Adaptateur1 f
t--2 Batteries 1
1
2 ,1
Ua 1
1 12 t
,1,1 Régulation1
v
VnL-----'
Fig. 1.23. Couplage multi9énérateurs par diodes et batterie tampon
-39-
CHA PIT R E - II
LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL
-40-
Avant de décrire le dispositif expérimental réalisé et afin
d'en expliquer les contraintes, nous devons décrire brièvement la
microcentrale énergétique en cours d'étude.
2.1 - MICROCENTRALE ENERGETIQUE
Elle a pour but de simuler le fonctionnement
centrale autonome implantée en zone isolée (zone
pouvant assurer l'électrification 220 V d'un
l'hydraulique villageoise.
d'une petite
sahélienne)
village et
Nous disposons à l'E.N.S.U.T de Dakar de 2 générateurs
photovoltaïques de 1,5 KW et 400 W et de 2 générateurs éoliens de
lKW et 100 W. Divers travaux sont menés actuellement pour optimiser
le fonctionnement de chacun de ces générateurs [17],[19],[23]. Une
concertation entre les diverses équipes de recherche a abouti au
choix, dans un premier temps, d'une structure de couplage par
diodes et batterie tampon 48 V.
Un onduleur 48/220V de lKW fournit l'alimentation électrique
220V et une charge variable absorbe l'excédent de puissance fournie
par les générateurs. Le schéma synoptique de cette microcentrale
est donné par la figure 2.1.
2.2 - DISPOSITIF ETUDIE
2.2.1 - CAHIER DES CHARGES
avons utilisé une
les réalisations.
travail
du
diode
48V
Notre
fonctionnement
coupler par
batterie de
consiste à optimiser en temps réel le
générateur photovoltaïque de 400W et de le
et batterie tampon à une charge variable. La
n'étant pas disponible lors de nos travaux, nous
batterie tampon 'de 24V ce qui n'affecte en rien
-41-
1~
N1
1 1 Î
l
l'éO1ienneC. S. ~
1
1 kw - "".
220 V
1
Onduleur ,---
-.JL T J
-
L
11 -l
L J
11éolienne
--a.J. -100 w r-- C.S. ri
JJ -1
l,
"1---,t0
Il
1 1
. --,génerateur.~photovo lta-;I .,...,
Batterie
rOt:f\'ertis r---------- Charge
que
. Lseur
variable
400 w"
48 V
---J---J
...., f - 1l J
~
1générateur 1
...bL _Jphotovol- C.S. 1~-.
....,
taïque
L T J
Il Asservissement
l 1,5 kw _J
---J
C.S. : Convertisseur statique "Fig. 2.l.:Schéma synoptique de la microcentrale
Les deux tâches matérielles à réaliser sont donc
- l'optimisation du fonctionnement du générateur de 400W,
- l'asservissement à courant nul dans la batterie.
Diverses méthodes
pour l'optimisation
photovol taïque. [9)
analogiques ou numériques ont été proposées
du fonctionnement d'un générateur
De même, des solutions analogiques ont déjà été proposées pour
l'asservissement à courant nul dans la batterie. [22J
Les objectifs prioritaires de la réalisation étant la
simplicité, la souplesse et la fiabilité, nous avons opté pour des
dispositifs à commande numérique par microprocesseur où, un nombre
maximal de tâches sont réalisées par logiciel simplifiant ainsi le
matériel.
Le générateur photovoltaïque délivre une tension maximale à
vide de aov et un courant maximal de l'ordre de 7 Ampères dans
certaines conditions météorologiques.
Afin d'assurer l'alimentation énergétique des divers systèmes
d'optimisation de la microcentrale, la batterie doit pouvoir
fonctionner exceptionnellement en élément de stockage et fournir
l'alimentation électrique dans le cas où les générateurs ne
fourniraient aucune énergie. Il est donc nécessaire de prévoir des
dispositifs de surveillance de l'état de charge de la batterie.
2.2.2 - SCHEMA SYNOPTIQUE
L'étude de ces diverses contraintes a abouti au schéma
synoptique de la figure 2.2. Il comprend le matériel destiné à
exécuter les 2 tâches précédemment définies :
-43-
tâche 1 : optimisation du fonctionnement du générateur
photovoltaïque par asservissement de la tension de fonctionnement
du générateur, comprenant un convertisseur statique et sa commande
numérique autonome ;
- tâche 2 : asservissement à courant nul dans la batterie
comprenant un convertisseur statique et le matériel nécessaire au
contrôle par calculateur du courant dans la batterie.
Ces deux tâches font appel à des grandeurs physiques dont le
conditionnement est assuré par une carte commune.
Le transfert énergétique étant réalisé par des convertisseurs,
nous nous proposons dans un premier temps de décrire l'étude et la
réalisation de ces convertisseurs.
-44-
HACHEUR 1 HACHEuR 2
Batterie ~~
ta~on ~U8
Rl liTR2
,1 /../.........
Unité centrale 6809,. .. 1
_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _-J
.-- ~___Solarimètre
lE
Table traçante
Enregis~reur
Fig. 2.2. : Le ~ispositif ex~éri~ntal
l !:l;>rï rroant e
L_
Conditionne~nt des
signaux
11 11 1
1
1 1
1 t1
ï Ir1
.1 1
_ _J
~:
L __
PRO : Processeur spécialisé 6809ACQUi 1 : Carte d'acquisition et de comr.ande~rf":J1" ?. ..€ ·~nso le i lleiJent
CI tarte d'InterfaceR1 Rapport cyc lique n°;(2 .. • ne Z~û re~sion et courant générateurU3; 16 : • • batterie
! - - - - - ---
1~
Ul1
•
2.3 - ETUDE ET REALISATION DES CONVERTISSEURS
Le schéma synoptique du transfert éner9étique ,est représentésur la figure 2.3.
GénérateurpliOfovo ltaï~e
t3LConverti s- Convertis-
seur seur Récepteur-----
n° l n° 2
L--._.
BatterieRl 24 V R2
Fig. 2.3. Synoptique du système étudié
2.3.1 - CAHIER DES CHARGES - STRUCTURES
Le schéma synoptique fait apparaître 2 convertisseurs dont nous
allons analyser et définir les structures.
La définition de la structure repose sur un certain nombre de
concepts fondamentaux car l'élaboration d'une structure en
électronique de puissance requiert la connaissance du critère de
compatibilité des branches et celui de la non-discontinuité des
variables d'état (courant dans une inductance, tension aux bornes
d'un condensateur). Le non respect de ces deux critères peut
entraîner des conséquences désastreuses à l'endroit du matériel.
-46-
Ainsi
- Il est impossible de connecter une source de tension avec un
circuit se comportant lui-même comme une source de tension (ex :
batterie ou condensateur). Il est obligatoire d'intercaler dans ce
cas une inductance en tampon.
Il est également impossible de connecter une source de
courant avec un circuit se comportant comme une source de courant.
Dans ce cas, on intercale obligatoirement entre les deux, une
source de tension en tampon (ex: condensateur).
Concernant la non discontinuité des variables d'état
Il est impossible d'ouvrir le circuit d'une source de
courant. Celui-ci doit être commuté obligatoirement dans un circuit
annexe. Il est également impossible de mettre en court-circuit une
source de tension. La source doit être protégée à cet effet.
Dans notre montage, une batterie constitue la source d'entrée
du convertisseur de sortie. Nous avons choisi pour nos essais une
charge R,L dimensionnée pour absorber la puissance maximale que
peut délivrer le générateur photovoltaïque.
Les lois d'association évoquées plus haut nous conduisent à la
structure dite hacheur dévolteur ou hacheur série pour coupler la
source de tension (batterie) à la branche courant constituée par la
charge R,L (figure 2.4).
Hacheur
=/ R
Us /
/ L
Fig. 2.4. Liaison batterie - charge
-47-
Le convertisseur de tête assure la liaison entre le générateur
photovoltaïque et la batterie. En général, le couplage entre un
générateur de courant et une branche tension s'effectue par un
hacheur dit survolteur ou hacheur parallèle [24]. La f.e.m de la
batterie à notre disposition est de 24 V et la tension optimale du
générateur voisine de 60 V. La contrainte d'abaisser la tension du
générateur pour l'adapter a celle de la batterie, nous impose
l'utilisation d'un sytème dévolteur. Il nous parait donc judicieux
dans le but de minimiser le nombre de convertiseurs, de transformer
artificiellement la nature de ces sources afin d'utiliser un
hacheur dévolteur. Il est alors nécessaire de
du générateur photovoltaïque un condensateur
caractère de branche tension et en série
disposer aux bornes
pour affirmer son
avec la batterie une
inductance pour que la charge soit une branche courant. Ceci
conduit au schéma de la figure 2.5.
r------,..---~Ha chGurGénérateurj")hotovoltaïque
I~1_--.----1
/,1
/===L
Fig. 2.5. : Liaison générateur - batterie
Les expressions qui régissent ce montage moins connu que le
précédent sont :
dIL = Vopt - UB
dt L
dIL + UB = 0
dt
-48-
La résolution de ces équations nous donne les indications sur
le dimensionnement de l'inductance pour limiter l'ondulation du
courant dans la batterie. En effet, c'est de la "qualit~" de ce
courant que dépendront les performances de la régulation que nous
présentons par la suite.
2.3.2 - FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT - FILTRAGE
Le choix de
entre les pertes
avec la fréquence
quand la fréquence
la fréquence de fonctionnement est un compromis
par commutation des interrupteurs qui augmentent
et la taille des éléments de filtrage qui diminue
augmente.
Les éléments de filtrage sont nécessaires afin de r~duire les
ondulations
d'entrée et
eptrée) •
provoquées
de sortie.
par le hacheur
(inductance en
au niveau des grandeurs
sortie, condensateur en
Pour ce qui est
ferrite, à fréquence
courant de Foucault et
de l'inductance, l'utilisation de noyaux en
élevée, permet de réduire les pertes par
par hystérésis.
La plus basse fréquence compatible avec les pots de ferrites à
notre disposition est de l'ordre de 20 Khz. Nous adoptons cette
valeur de la fréquence dans la suite de notre travail.
Nous calculons l'inductance de filtrage à partir de
l'expression suivante
L = Ve x tf x to
AI. T
où Ve = tension à l'entrée du convertisseur
to = temps d'ouverture de l'interrupteur
tf = temps de fermeture de l'interrupteur,
AI = ondulation crête à crête du courant dans le récepteur.
-49-
L'ondulation maximale est obtenue pour un rapport cyclique de
50 % . En considérant un taux d'ondulation de 10 % sous la tension
optimale de GOV on aboutit à une inductance de l'ordre de 600 ~H.
Le taux d'ondulation admissible AVM sur la grandeur d'entrée
détermine la valeur minimale de la capacité du condensateur
d'entrée.
La capacité du condensateur d'entrée est choisie à partir de la
relation :
C ~ l x\-i-R)
AVMax. f
En admettant un taux d'ondulation de l % et en remarquant que le
cas le plus défavorable est obtenu pour un rapport cyclique nulle calcul donne une valeur de la capacité du condensateur d'entrée
C.~330JlF
2.3.3. - DIMENSIONNEMENT
Hacheur N° l (couplage générateur-batterie)
Le hacheur N°l doit être en mesure d'assurer le transit des 400watts fournis par le générateur photovoltaïque et supporter une
tension Vmax de 80 volts environ.
A la sortie du hacheur on retrouve au rendement près toute la
puissance d'entrée sous une tension de 24 volts représentant la
force électromotrice de la batterie tampon actuellement utilisée
dans notre montage.
Cela veut dire que le hacheur doit pouvoir conduire un courant
maximal Imax de l'ordre de 17 A.
L'interrupteur de puissance que nous allons choisir doit
respecter les caractéristiques suivantes
-50-
- Vceo > SOv
- lcm > 17A
temps de montée et de descente (tr et tf) les plus faibles
possible afin de réduire les pertes de commutation.
Hacheur N°2 (couplage batterie-charge)
Il obéit au même cahier de charges que le hacheur N°l c'est à
dire assurer le transit vers la charge d'une puissance maximale de
400w sous une tension de 24v. Nous l'avons construit identique au
hacheur N°l.
2.3.4 - CHOIX DE LA TECHNOLOGIE - REALISATION PRATIQUE
La fiabilité des montages électroniques
installations solaires revêt un aspect primordial.
avons choisi de commander tous nos dispositifs
numérique privilégiant fortement le logiciel
matériel.
destinés aux
Dans ce but nous
par une commande
par rapport au
Les commutateurs de puissance offerts sur le marché pour la
réalisation de hacheurs performants sont le Transistor Bipolaire et
le MOSFET.
Le tableau 2.6 résume les avantages et les inconvénients de
chacun.
Le bipolair~ nécessite pour sa commande une attaque bipolaire en
courant tandis que le MOSFET en raison de sa haute impédance
d'entrée est commandé par une tension unipolaire. Cette propriété
constitue un avantage de ce dernier pour un interfaçage avec un
système de commande numérique.
Le MOSFET
réduites liées
bipolaire.
présente également des pertes de commutation plus
à des durées de commutation inférieures à celles du
-51-
Malgré les progrès récents le bipolaire reste plus performant
pour la tenue en tension. Le domaine d'application privilégié du
MOS se limite actuellement a 0-200 volts, domaine auquel appartient
notre application.
Cependant le principal inconvénient du MOS réside dans la chute
de tension élevée à l'état passant par rapport au bipolaire, ce qui
constitue un handicap dans les applications photovoltaïques où l'on
recherche le meilleur rendement.
Compte tenu de cette analyse, nous avons choisi de mettre en
oeuvre un commutateur qui marie les avantages des deux précédents :
le darlington mixte MOS-BIPOLAIRE que nous appelons BIPMOS (figure
2. 7 ) .
Notons que cette structure de commutateur intégré se rapproche
du commutateur idéal.
\-------------------------------------------------------------1( )
( TRANSISTOR : bipolaire : M 0 S )(-----------------------------:---------------:---------------)( 5 11 )( Impédance d'entrée 10
3- 10 n 10
4- 10 0)
( ::)
(-----------------------------:---------------:-------------8-)( Gain en courant : 5 - 20 : lOS - 10 )( ::)
(-----------------------------:---------------:---------------)( Chute de tension relative )( à un courant élevé faible élevée)( ::)
(-----------------------------:---------------:---------------)( Courant de saturat i on élevée faibl e )( ::)
(-----------------------------:---------------:---------------)( Vi tesse de commu ta tion "on": 700 ns 200 ns )( ::)
(-----------------------------:---------------:---------------)( Vi tesse de commutation "off": 2 IJ s 400 ns )( ::)
(-----------------------------:---------------:---------------)( Perte en commutation : élevée : faible )(------------------------------------------------------------_\
Fig. 2.6.
-52-
La chute de tension en conduction Vcebm d'un montage BIPMOS est
Vceom ; Vbe + Ic.Ron /P
Le fait d'associer un transistor bipolaire au MOS divise en
quelque sorte la résistance Ron du MOS par le gain du bipolaire. La
solution Bipmos permet l'utilisation d'un transistor MOS ayant une
résistance plus élevée qu'un MOS équivalent d'où une réduction
importante du coût de l'interrupteur.
Le montage BIPMOS présente encore d'autres avantages au niveau
du comportement en commutation :
1°) Faible capacité d'entrée, 5 fois moins qu'un MOS
équivalent. Ceci permet une mise en conduction plus aisée.
2°) Le transistor de puissance bipolaire fonctionne en
quasi-saturation donc son aire de sécurité en commutation est
améliorée et la commutation à l'ouverture est très rapide.
3°) La jonction base-émetteur du transistor de puissance est
connectée en série avec la diode Source-Drain du transistor MOS et
évite ainsi le passage éventuel d'un courant inverse dans le MOS.
Les effets dûs au passage d'un courant inverse suivi d'un fort
gradient de tension dY/dt génant dans les montages en pont peuvent
être ainsi éliminés par simple polarisation négative du transistor.
G
E
o
Figure 2.7. Le montage BIPMOS
-53-
2.3.5 - PERTES DU CONVERTISSEUR
Le rendement du convertisseur doit être aussi voisin de l.que
possible. Il est donc impératif de minimiser les différentes pertes
à savoir :
- Pertes dans les inductances
- Pertes dues à la diode
- Pertes dans le commutateur de puissance
2.3.5.1 - PERTES DANS LES INDUCTANCES
Elles sont pour les inductances classiques de deux types
- Pertes fer,
- Pertes cuivre.
Ces pertes peuvent être minimisées par l'utilisation de selfs à
noyaux de ferrites et de fréquence de hachage élevées (diminution
du volume de cuivre pour une même valeur de l'ondulation de
courant).
2.3.5.2 - PERTES DUES A LA DIODE
Ces pertes sont dues à la chute de tension directe aux bornes
de la diode à l'état passant et aux phénomènes de recouvrement qui
accompagnent le blocage. Ces pertes sont réduites par le choix de
diodes rapides et non surdimensionnées en tension. D'autre part,
des phénomènes de recouvrement inverse introduisent des pertes
additionnelles dans le transistor.
-54- .
2.3.5.3 - PERTES DANS LE COMMUTATEUR
* PERTES DANS LE TRANSISTOR BIPOLAIRE
Ces pertes sont principalement liées aux phénomènes de
commutation.
L'énergie dissipée à chaque ouverture vaut
tf
Wo = Jv. I .dt soit Wo = (Vm.lm.tf)/2 ( l )0
où tf = temps de descente du courant transistor
Vm = tension de travail du convertisseur = Vopt
lm = courant maximum fourni par le générateur photovoltaïque •
pcrête/Vopt
L'énergie dissipée à la fermeture du transistor vaut:
Wf = J:.I.dt soit Wf = (Vm.lm.tr)/2 (2)o.
où tr = temps de descente du courant transistor.
Pertes par conduction dans le transistor bipolaire
P = (Vcesat. Icsat. e )/Tcond
où Vcesat = tension de saturation du transistor
Icsat = courant de saturation Il
e = temps de conduction du transistor
liT = fréquence de fonctionnement.
Remarque: (figure 2.8)
On constate que, pratiquement, la tension commence déjà àcroître à la fin du temps de stockage et que, par conséquent, les
pertes de commutations à l'ouverture sont plus élevées que celles
calculées à l'aide de la formule (1).
-55-
Blocage dans un hacheur dévolteur
Transistor
lchE-----
0, l :0,02 l c
0 ts tf1
t1 1 ..'k >1 r-: 11 1 Itt 1.. ~
1 1 1
1
Figure 2.8.
Mise en conduction dans un hacheur dévolteur
lc \VCE
Mise en conductiondu transistor
E
---- --- -4---- - -lch 1 1
1 11 11 11 11 11 11 11 11 1
11
1.. ~ 1
1 tri,-56-
lch
1VCE SAT
t
Les valeurs obtenues à l'aide de la formule (3) sont plus
proches de la réalité que celles obtenues à l'aide de la formule
( 1) •
Wo = Vm.Im.tf ( 3 ) [25]
De même, dans la pratique, la
brusquement comme le montre la figure
prendre l'expression suivante:
Wf ;:; Vm.Im.tr
* PERTES DANS LE M.O.S
tension ne descend pas
2.8. Il est prudent de
Ces pertes proviennent principalement de la résistance à l'état
passant du MOS ~
2 2W = Rdson.ID .tf = Rdson.IB .tf
ID courant de drain
lB courant de base
2.3.5.4 - MINIMISATION DES PERTES
En ce qui concerne le hacheur, la réduction des pertes est
obtenue en améliorant la commande des interrupteurs. Cette
amélioration ne met pas forcément en oeuvre des circuits
sophistiqués et coûteux, mais nécessite plutôt une bonne conception
du circuit de commande de façon à obtenir des commutations aussi
courtes que possibles.
Par conséquent, un bon circuit d'attaque permet d'obtenir des
convertisseurs travaillant à fréquences relativement élevées,
pertes minimales et éventuellement sans réseaux d'aide à la
commutation.
Les remarques
contribué à adopter
à la figure 2.9.
effectuées au cours de ce paragraphe ont
la commande rapprochée dont le schéma est donné
-57-
Le circuit de commande rapprochée se compose :
d'un montage à transistors complémentaires "TOTEM POLE"
bien adapté pour la charge et la décharge rapide de la capacité
parasite d'entrée du MOS,
d'un circuit de protection du MOS obtenu en détectant la
tension Vce du transistor bipolaire,
d'un
de commande du
(optocoupleur HP
circuit de mise en forme à portes MOS des signaux
Hacheur issus du dispositif d'isolation galvanique
2530 à faible capacité parüsite).
+15
lK D o Or~in
lK
Grille
Emetteur
CD 4093
10K
33nfHP 2530
Vo
Fig. .2.S. L~ Commande r~pprochée
-58-
EVALUATION DU RENDEMENT
L'évaluation des pertes a été réalisée pour une puissance test
de fonctionnement égale à 368w. ( le = 7,68A Ve = 48v )
* TRANSISTOR
- Pertes de conduction = Vcesat x Ic x R
= 1,5 x 7,68 x 0,5 • 5,76 w
- Pertes de commutation
à la fermeture Vm x lm x tr = 48 x 7,68 x
à l'ouverture Vm x lm x tf = 48 x 7,68 x
nous considerons qu'elles sont négligeables.
-61,2.10-60,4.10
Pertes de commande
V = 15v Ic. quelques nA
R = 0,5 commande par tension
* DIODE
Vd = 1,5v Id = 7,68A R = 0,5 ==> P diode = 5,76 w
Au niveau de la diode de roue libre, les pertes à la mise en
conduction et au blocage sont négligeables.
* INDUCTANCE
Les pertes dans les inductances sont essentiellement
proportionnelles à la température. Nous les estimons à 4w dans le
cas de selfs à noyaux de ferrites [25].
A l'issue du bilan nous pouvons conclure que les pertes de
l'interrupteur sont de l'ordre de Il,52 w et celle du hacheur
d'environ 15,52 w ce qui aboutit à un rendement de 95,7 %
-59-
On remarque que les pertes de commutation sont pratiquement
nulles. Le rendement demeure sensiblement constant pour des
puissances différentes de la puissance nominale.
Ainsi, pour une puissance de fonctionnement de 120 w nous avons
estimé les pertes du hacheur de l'ordre de 6 w. Cela donne un
rendement de 95 %
En chargeant le hacheur avec une batterie 24v, on mesure
Ve = 55v 1le = 4,2A
à l'entrée
Vs = 24v
Is = 10,3A
à la sortie
le calcul aboutit à un rendement global du transfert de l'ordre de
93 % pour l'installation.
En conclusion le convertisseur statique pour lequel nous venons
d'évaluer les performances est un dispositif électronique de
puissance dans lequel les composants actifs (MOS, Transistor
Bipolaire) fonctionnent en commutation, c'est à dire comme des
interrupteurs commandés. Les signaux de commande sont en général
des impulsions modulées ou non qui activent les éléments de
puissance à des instants précis suivant une séquence déterminée.
Cette nature discrète et séquentielle du fonctionnement des
convertisseurs permet de les interfacer aisément avec une commande
numérique.
Dans notre travail, la fiabilité étant un facteur très
important, nous avons choisi de réaliser cette commande numérique
par de la logique programmée qui assure en outre une grande
souplesse d'utilisation et d'adaptation.
Avant de développer la commande numérique proprement dite, nous
allons décrire le circuit de conditionnement des grandeurs
physiques mises en jeu par cette commande numérique.
-60-
2.4 - LE CONDITIONNEMENT DES SIGNAUX
Les signaux issus des différents capteurs sont des tensions.
Il faut, en vue de leur traitement, les référencer par rapport au
même potentiel. Cela est nécessaire car l'électronique de commande
ne comporte qu'une seule "masse".
Les étages d'entrée sont constitués de montages différentiels à
forte impédance d'entrée qui autorisent de part leur structure un
traitement efficace du signal.
2.4.1 - La tension du générateur photovoltaïque
Elle est prélevée directement aux bornes de la capacité
connectée en sortie des photopiles.
C'est une "haute tension" par rapport aux tensions de la carte
de commande. Dans ce cas, l'étage différentiel présente une forte
impédance d'entrée afin que le courant d'entrée du montage soit
faible.
De plus, la tension varie dans toute sa gamme de 0 à 80 volts.
La mise à l'échelle consiste à obtenir une image proportionnelle à
cette tension, comprise entre 0 et 5 volts (tension maximale
d'entrée du convertisseur analogique numérique).
L'amplificateur différentiel résout ces deux problèmes, si
l'on prend des résistances d'entrée RI très grande (lMtl) et si
l'on fixe un rapport de réduction de 1/20 (R2 = 50K~).
2.4.2 - Le courant dans le générateur photovoltaïgue
Le courant est mesuré à l'aide d'un capteur à effet HALL (cf
annexe 2) dont la tension de sortie est de 5 volts pour 10 Ampères.
De plus on bénéficie d'un bon isolement car le capteur peut être
modélisé par un transformateur (figure 2.10).
-61-
Fig. 2.10 I~ +15r------r-- R
+15
-15
Capteur à
" "effet HALL
[j
Real
R
Nous avons associé au capteur un montage suiveur (qain
unitaire) et une adaptation de l'impédance de sortie a été réalisée
en prenant des résistances de 4,7 Ka autour de l'amplificateur
opérationnel.
2.4.3 - La tension de la batterie
La batterie délivre une tension nominale de 24 volts. La mise
à l'échelle est effectuée par une atténuation de rapport 1/6 ce
qui rend compatible son image avec les niveaux de tension de
l'électronique d'acquisition.
2.4.4 - Le courant batterie
Mesuré avec un capteur à effet HALL en série avec la batterie,
nous avons adopté le même principe de mesure que celui du courant
du générateur.
2.4.5 - L'ensoleillement
La mesure du flux solaire est effectuée par un pyranomètre à
thermopile de Moll modèle CM5 Kipp & Zonen, très utilisé pour la
mesure du flux dans les stations météorologiques. L'éclairement
-62-
reçu par le pyranomètre est convertie en une tension de 20mv max
pour un ensoleillement de 1500W/M 2 . Cette tension est prise en
compte par le système d'acquisition après une amplification de gain
250. La tension V issue du pyranomètre est traduite directement en
flux en tenant compte de sa sensibilité ( 119 mV/W.CM- 2 ). [30]
On en déduit que l'éclairement a pour expression:
2.4.6 - Le filtrage
Le filtrage a pour but d'éliminer les harmoniques de tension
de rangs élevés. Les causes de ces harmoniques sont essentiellement
liées au hachage.
2.11 présente la réalisation d'un montage
Ce montage fait appel à 3 amplificateurs
~A 301 dont les 2 premiers sont montés en inverseurs,
troisième constitue un amplificateur différentiel.
opérationnels
tandis que le
La figure
différentiel.
Les résistances par module doivent répondre aux exigences
d'impédance et de gain exposées plus haut.
Les diodes montées tête-bêche entre les entrées constituent
une protection contre une élevation accidentelle de la tension
différentielle (e+ - e-) qui risquerait de détruire l'amplificateur.
Cette structure a été choisie parce qU'elle nous permet en
plus de faire un filtrage facilement adaptable.
Pour la suite du travail et notamment pour le calcul des
gains, la connaissance de la fonction de transfert de l'étage estutile.
Nous la calculons facilement en décomposant la tension
d'entrée V en deux tensions VI et V2 fictives ramenées à la masse.
-63-
v = Vl - V2
el = -Vl . R2/Rl . 1/1+R2.C.p s = e2 - el
e2 = -V2 . R2/Rl . 1/1+R2.C.p s = V • R2/Rl . l/l+R2.C.p
On constate que le gain en basse fréquence est R2/Rl et que le
filtre ôgit comme un passe-bas du 1er ordre.
Nous avons jugé acceptable des constantes de temps de l'ordre
de 0,01 s. Pour obtenir un bon filtrage sur chaque variable nous
avons calculé pour la mesure de Vg, Ig, Ub, lb et E des
condensateurs de 0,391-1F O,22pF 0,39pF ,O,22pF O,lpF
respectivement.
c
Hl
tIv 1
ellR
1l
RV C
R
Rl St R1
e211 V21
J.
Figure 2.11. Le montage différentiel
-64-
2.5 - ASSERVISSEMENT NUMERIQUE DU COURANT. DANS LA BATTERIE
2.5.1 - LE MICROORDINATEUR
Le dispositif expérimental est présenté sur la figure 2.2. Il
est commandé par un microordinateur architecturé autour du
microprocesseur 6809. La commande numérique par calculateur nous
permet d'éffectuer de nombreuses manipulations afin de mettre le
système au point de manière fiable et d'en élaborer le logiciel de
gestion.
Le microordinateur est monté en kit. Associé à des disquettes
qui servent de mémoire de masse, il assure l'édition, la lecture et
l'exécution des programmes.
Le microordinateur se présente comme un ensemble modulaire et
extensible de cartes connectées sur un bus Motorola type EXORCISER
de 2 fois 43 fils.
Il est construit autour du microprocesseur 6809 et présente la
cartographie mémoire de la figure 2.12.
Le microordinateur est de conception modulaire et comporte un
certain nombre de cartes dont nous allons décrire brièvement les
fonctions.
LA CARTE UNITE CENTRALE comprend
- Le microprocesseur 6809
- L'horloge deux phases
Le moniteur sur PROM de 2K octets comportant les fonctions
classiques de mise au point des programmes en langage machine.
La mémoire système de 128 octects du moniteur (pile,'
drapeaux, vecteurs, etc •.. )
-65-
Fig. 2.12. Cartographie mémoire du microordinateur
FFFF
FOOD
ECOO
RAM64 1<
~At~
64 K
TAVBUG 09
,
RAI;j CPU
Périphériques
RAl'~
Utilisateur
, exBjr~~~~tH
RAt~
64 K
EBOO
E700
E100
Lr.
R A t4
Vidéo
DFFF
5000
4000
0000
Page 0 Page 1 Page 2 Page 3
- Les amplificateurs de bus.
LA CARTE MEMOIRE RAM DYNAMIQUE est équipée de 192 Koctets de
mémoire dont le rafraîchissement s'éffectue pendant le cycle dP~ de
l'horloge, ce qui permet de ne pas ralentir le microprocesseur
(rafraîchissement transparent).
- LA CARTE EXTENSION ENTREES-SORTIES comprend :
2 ports série RS 232 indépendants, dont la vitesse de
transmission est réglable par commutateurs entre 110 et 9600 bauds.
L'un de ses ports est utilisé pour la liaison au terminal vidéo.
-66-
I)kl 1cr1
LA CARTE CONTROLEUR DISQUE est architecturée autour du
circui t WD 2795 de Western Digi tal, qui p,ermet :
- le contrôle de lecteurs 5 pouces ou 8 pouces,
- le fonctionnement en simple ou double densité.
Pour notre application, nous avons utilisé deux lecteurs 5 pouces
double face et des disquettes formatées en double densité.
La configuration de base du microordinateur est complétée par :
- une imprimante matricielle OKI MICROLINE 182
- une table traçante EPSON HI-80.
2.5.2 - INTERFACAGE
La carte d'interface
Europe et dispose d'un
enfichage dans le fond de
réalisée (figure 2.13) est
connecteur DIN 64 broches qui
panier du rack d'extension (bus
au format
permet son
G64) •
Le microordinateur ne dispose pas d'un bus externe. Nous avons
transféré les lignes nécessaires par l'intermédiaire d'un
prolongateur muni de deux connecteurs.
un connecteur 2 x 43 contacts (format MOTOROLA) qui s'enfiche
dans le fond de panier local,
un connecteur DIN 64 mâle qui apporte l'ensemble des signaux
à l'entrée de la carte d'interface.
-67-
1C"co1
J l l\Buffers
11Bus D'adresses
ld'adresses j
Elaboration dutlJc
signal SRtlJ
VI
CVI
3:0-l
G)
0
l\
:::0
Buffers des0
C"
r
~
:J:>
lignes de con- l!0
~us....Q.e contro--,-€c
trôle3:-nSR
:::000:::0
l0.....:z:J:>--i
J 1
fTI
J\
c
Buffers de:::0
11-Bus de données
l données J 11'1
fig- 2.13. la carte d'interface
Concernant le choix des adresses où implanter notre
application, nous avons opté pour une zone mémoire libre comprise
entre $ElOO et $E6FF. C'est la raison pour
périphériques d'entrées-sorties (PI.A et TIMER) que
pour la commande numérique sont respectivement aux
et $E2l0 (figure 2.14)
laquelle les
nous utilisons
adresses $E230
AlI
7611
~ Buffer donnéesèS PIA
es TII·IERN.e
SR
E100 à E6FF
Figure 2.14. pécodage d'adresse
-69-
Connecteur Bus G 64
/ ~ 1, ~
'" 7 ~ 7Phil
0:: Ph7~l
et"- .~ ~
, DhO~ Q..
~
cou CB2
f, ~
.-l.sol~n -- - - -,. galvanique ,. l'
L, ~
u:z 0et U lo.lU VI
T
E / B1
r-lu lt iPlexeur
- - - . -~
n::<.!l <.!l
> ... .....
-70-
~c:lU
~oV
G.I"l:J
....,G.I
Co
'r-+''r-VI
'r-='CTV10~
"l:J
G.I+'~10V
10...,j
l.O....N.QI
'r-....
2.5.3 - LA CARTE D'ACQUISITION ET DE COMMANDE
2.5.3.1 - L'ACQUISITION DES PARAMETRES PHYSIQUES
Le schéma synoptique de ia figure 2.15 comporte un certain
nombre de composants spécialisés dont nous allons analyser le
fonctionnement.
* Le multiplexeur analogique
Il présente sur son
appliqués sur ses lignes
aiguillée au moyen d'une
l'aide de deux circuits CMOS
unique sortie l'un des paramètres
d'entrées. La voie à sélectionner est
adresse binaire. Nous l'avons réalisé à4052 montés en cascade (figure 2.16>.
E
CD CD S
4052 - 4052
k
A B C
Figure 2. 16. Le multiplexeur
* L'échantillonneur-bloqueur
L' image de
doit maintenant
consiste en la
entrée.
la tension d'entrée mise à l'échelle et filtrée
traverser un échantillonneur-bloqueur, dont le rôle
mémorisation sur commande de la tension à son
Nous l'avons réalisé comme indiqué à la figure 2.17.
-71-
L'amplificateur opérationnel d'entrée a pour rôle d'éviter les
perturbations de la tension d'entrée lors des commutations de la
porte analogique.
L'interrupteur électronique utilisé a pour nom DG 200, circuit
de chez SILICONIX [27]. Ce circuit intégré de technologie CMOS
convient bien du point de vue de la tension de polarisation +15v /
-l5v et de plus véhicule des signaux bipolaires.
Le temps de,
< l ~5 ) fourni par le constructeur faitreponse
que l'on peut considérer que les commutations sont instantanées par
rapport aux signaux appliqués. De plus il est actionné par des
niveaux logiques ( TTL ou CMOS ) .
La mémorisation est assurée par la charge ou la décharge d'un
condensateur. Après essais, la valeur de 0,1 PF a été adoptée •. A
partir du moment où elle est chargée, aucune perte significative ne,
doit l'affecter. Cela veut dire qu'une bonne qualité de la
mémorisation est obtenue quand la valeur de la tension mémorisée
reste quasiment constante pendant la période de conversion
analogique numérique. De ce fait, une adaptation d'impédance
s'impose et le suiveur qui la réalise doit avoir une très forte
impédance d'entrée. Pour ce faire, nous avons choisi un
amplificateur opérationnel JFET TL071. Son impédance d'entrée de
lo12~ répond largement à nos exigences.
R
R
DG 200
T
R
s
Fig. 2.17. L'échantillonneur ~ bloqueur
-72-
* Le convertisseur Analogigue-NUmérique (CAN)
Il transforme un signal analogique en une information
numérique disponible sous forme d'un mot binaire. Notre choix s'est
porté sur le convertisseur à approximations successives AD 571 (28]
D'ANALOG DEVICES pour une raison de disponibilité. Son temps de
conversion est de l'ordre de 25 ~s, sa résolution de 10 bits et sa
précision d'un 1/2 LSB. La sortie du convertisseur, prévue pour
s'interfacer avec un microprocesseur, est reliée en permanence au
port A du PIA (Peripheral Interface Adaptor).
Le PIA sert d'interface parallèle entre le convertisseur et
le bus du microordinateur. Nous avons utilisé le mode dialogue par
"handshaking" entre le PIA et le CAN en utilisant la ligne CB2,
programmée en sortie, pour autoriser la conversion (SC) et la ligne
CBl pour indiquer la fin de conversion (E.O.C). Le port A programmé
alors en entrée permet le transfert de la mesure dans la mémoire du
microordinateur.
* L'isolation galvanigue par optocoupleurs
Afin d'assurer un fonctionnement fiable à notre système, nous
avons isolé les masses de la "puissance" ainsi que les signaux
analogiques issus des capteurs de notre commande numérique. Cette
dernière se trouve dès lors protégée contre d'éventuels surtensionset signaux parasites.
La solution adoptée consiste en l'utilisation d'une batterie
d'optocoupleurs 2630 de Hewlett Packard [29] pour la transmission
des informations et l'isolation des masses.
La propriété
entre l'entrée etde ce dispositif réside dans l'isolement obtenu
la sortie. La tension d'isolement donnée par leconstructeur est de l'ordre de l500v.
-73-
L'analyse des caractéristiques permet de constater l'existence
d'une zone linéaire limi~ée dans la fonction de transfert. De plu~
il y a une dégradation du gain de la fonction de transfert avec le
vieillissement. C~s inconvénients réunis, nous autorisent à
affirmer que l'optocoupleur est mieux adapté pour transmettre des
signaux logiques.
travailler qu'en commutation.
conséquence,
jugé préférable
(figure 2.18).
efficace des
fairelesnede
utilisationunepour
avonsnous
En
optocoupleurs,
1
RJ L.J5V
Figure 2.18. Isolation galvanique par optocoupleur HP 2630
-74-
2.5.3.2 - COMMANDE NUMERIQUE DU .HACHEUR
La commande à rapport cyclique variable du convertisseur est
réalisée par le Temporisateur programmable MC 6840 de chez MOTOROLA
dont le schéma synoptique et la programmation sont donnés en annexe.
Il comporte 3 temporisateurs ayant chacun
-une entrée horloge externe ( C )
-une entrée d'initialisation du compteur interne ( cr
-une sortie pour le temporisateur ( 0
Chaque timer peut être programmé en générateur de signaux
carrés ou rectangulaires, en comparateur de fréquence ou de période
ou enfin dans le mode multivibrateur monostable.
Pour élaborer la commande du convertisseur, nous avons utilisé
deux temporisateurs montés en cascade.
Le premier, programmé en astable, permet de générer la
fréquence de fonctionnement de base du convertisseur qui est de 20Khz.
Le second, synchronisé sur l'astable est programmé dans le
mode monostable et permet de faire varier le rapport cyclique par
une simple écriture dans ses registres, de mots modulant la largeur
des impulsions. (figure 2.19)
Afin de calculer la fréquence de l'astable, nous utilisons
l'expression
2.(N + 1) T = l / F
2.(N + 1) 1 = 50
où F = 20Khz
==> N = $ 0018
-75-
[31]
Pour le monostable, le rapport cyclique l se chargerait pour
LT = 50 soit une valeur hexad6cimale ,de chargement du registre
correspondant de 0032H que nous noterons $0032 (figure 2.20).
- ClGï °1
- C2
GZ Oz
- C3
"Il-- °3G3 J
Figure 2" ';rg
Figure Z.ZO
Elaboration de la commande des convertisseurs
Calcul du rapport cyclique
(Nt l )T (Nt l )T
-
- T = llJs
LT
-76-
2.6 - OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE
Nous avons montré que le générateur présente un optimum de
puissance suivant les variations de l'ensoleillement et de la
température. L'optimisation de puissance consiste alors·à faire
fonctionner le générateur à son point de fonctionnement optimal
quelques soient ces variations ceci d'une part en mesurant les
paramètres courant et tension pour en déduire la puissance, d'autre
part en agissant sur la commande de l'adaptateur d'impédance
associé.
Dans ce paragraphe nous nous proposons de décrire le matériel
réalisé pour optimiser le fonctionnement du générateur
photovoltaïque. Toute réalisation microinformatique passe par le
développement de cartes matérielles puis du logiciel associé sur un
dispositif possédant les capacités de mise au point du matériel et
du logiciel. Nous disposons au laboratoire d'un tel outil appelé
outil de développement.
Dans un premier temps, le matériel réalisé pour l'optimisation
du fonctionnement du générateur a été testé par un logiciel
développé sur ce calculateur. L'objectif de notre travail étant de
réaliser cette optimisation par un dispositif autonome, sans
calculateur, nous avons dans un second temps rempla~é ce
calculateur par un processeur spécialisé.
2.6.1 - OUTIL DE DEVELOPPEMENT
Le système de développement articulé autour du calculateur
décrit précédemment possède des moyens matériel et logiciel
importants pour écrire, assembler, modifier et mémoriser les
programmes avec souplesse et rapidité.
Le système de développement comprend
- le microordinateur décrit précédemment,
-77-
1
\
un programmateur universel de PROM réalisé au laboratoire
[40].
2.6.2 - LA CARTE D'ACQUISITION ET DE COMMANDE
Nous l'avons construite identique à celle qui prend un compte
les paramètres électriques de la batterie. Ici, les paramètres
mesurés sont la tension et le courant du générateur photovoltalque,
grandeurs nécessaires pour le calcul de la puissance. La mise à
l'échelle de ces grandeurs est effectuée par la carte de
conditionnement.
-78-
2.6.3 - LA CARTE PROCESSEUR SPECIAL~SE
La commande numer1que du système, ainsi que l'étude de ses
performances, ont été réalisées au laboratoire à partir du
microordinateur associé à une carte d'interface. Le microordinateur
nous offre de par son organe de visualisation toutes les
informations sur l'évolution en temps réel du dispositif.
Nous avons opté pour un système minimal à base du
microprocesseur 6809 (bien adapté au contrôle de processus
industriels) identique à celui équipant le microordinateur de
développement. De ce fait la compatibilité tant d'un point de vue
matériel que logiciel avec la structure de commande à l'aide du
calculateur reste totale.
Le logiciel de contrôle associé à ce processeur spécialisé
doit être écrit en langage assembleur (cf annexe 1). Les tâches
telles que l'affichage, les calculs, le traitement des mesures
initialement en langage évolué sont alors réduites au minimum dans
cette configuration.
Nous avons associé quelques organes permettant un dialogue
élémentaire avec l'opérateur. Ce dialogue est en effet maintenu
mais dans une version très simplifiée conforme à un usage en milieu
industriel. Il emploie simplement des voyants, des boutons
poussoirs, des commutateurs logiques, etc. Ces organes sont
regroupés sur une console de commande.
Le contrôle du système par l'opérateur utilise les
interruptions matérielles qu'offre le microprocesseur. Pour cela,
nous avons utilisé l'interruption RESET pour lancer le programme
d'optimisation à tension constante Vopt et l'interruption IRQ pour
prendre en compte la tension de consigne Vopt.
La conception de la carte processeur fait appel à un certain
nombre de composants dont nous allons décrire brièvement lesspécificités.
-79-
CONNECTEUR CLAVIER
l;l> l;l>
~ "f',)~~
rrr 111 1Port Li Port A
P. 1. A .-.RES ET FIRQ (Clavier)
l l ~J JIl
1..-- 0 h1..-- t"'3
h1-- (j0 r-
~MICROPROCESS P,l J R "-- 0 ~
1'-- t"'3 i--'1-- C i--'
::0
l Ll J lff.1TI 1JI J J'.
( rrrr ~( l 111
EPROM 1.-(programme)
l l J J
ru r rr l ,1( r III v R.A.M ~
6'V1
l l l J J l l J JtOonn.e. 1 Aclrene.
rr 11 rrrr '( 111,1CONNECTEUR BUS G64
Fig. 2.21. La carte processeur spécialisé
-80-
; 1
* Le microprocesseur
C'est le 6809 de chez MOTOROLA, bien connu des informaticiens
industriels. [31]
* Le décodage d'adresses
Nous avons opté pour un décodage par logique programmée
réalisé par une PROM à fusibles (HM 7611 de chez Harris) organisée
en 256 adresses de 4 bits.
* La mémoire
Le programme d'optimisation du fonctionnement du générateur a
été implanté sur une mémoire morte de type reprogrammable (UVPROM
4K 2732). La programmation de cette mémoire constitue la phase
finale du développement du processeur spécialisé en effectuant
l'intégration matériel - logiciel.
La mémoire vive est une RAM statique de 2 Koctets (6116). Son
brochage est celui de l'EPROM 2732 excepté les lignes 20 et 21 qui
correspondent respectivement aux lignes de lecture (RD) et écriture
(WR). Notons au passage qu'une logique transforme le signal R/W du
microprocesseur (MOTOROLA) en RD et WR sur la RAM (INTEL).
* Le circuit d'Entrée/Sortie
Parmi les échanges possibles entre l'opérateur et le
processeur spécialisé, on trouve l'acquisition de la tension
optimale (Vopt) et la visualisation de l'opération en cours. Ces
différentes tâches sont confiées à un circuit d'interface parallèle
de la famille 6800, le PIA 6821 de chez MOTOROLA [31].
-81-
Le port A est initialisé en entrée par logiciel. Il reçoit sur
ses 8 broches (PAO ... PA7) le mot binaire de 8 bits correspondant à
la valeur de la tension optimale. Ce mot binaire est obtenu par
l'intermédiaire d'un jeu d'inverseurs qui peuvent être reliés soit
au +5V (niveau logique 1), soit à la Masse (niveau logique 0).
Afin de tester le fonctionnement de l'ensemble du dis~
-p0sitif expérimental nous avons
logiciels conversationnels dont
caractéristiques.
-82-
mis au point un ensemble de
nous allons donner les
CHA PIT R E - III
RESULTATS EXPERIMENTAUX
-83-
3.1 - TACHES LOGICIELLES
3.1.1 - CHOIX LOGICIELS
Le concepteur de dispositifs microinformatiques est souvent
confronté à un problème de choix pour la réalisation des tâches
qu'il s'est assignées. En effet, la microinformatique actuelle
apporte souvent pour une tâche donnée, une solution matérielle ou
une solution logicielle et le choix sera souvent lié à des
contraintes comme :
les contraintes de temps dans le cas de certaines tâches
rapides ne pouvant être exécutées par le logiciel,
les contraintes dues aux calculs complexes et aux dialoques
opérateur machine qui nécessitent pour leur mise en oeuvre des
logiciels évolués,
- les contraintes dues à l'utilisation de circuits d'interface
avec la machine dont la programmation en langage assembleur est
mieux adaptée,
les contraintes externes liées au coût du produit fini et àla fiabilité.
Dans notre cas, les contraintes de temps ne constituent pas une
priorité. Par contre, la fiabilité est un facteur important ce qui
nous a engagé à réaliser le maximum de tâches par logiciel
notamment au niveau de la commande des convertisseurs statiques.
L'interfaçage entre
microinformatiques que
oeuvre de logiciels en
de données.
le microordinateur et les diverses cartes
nous avons réalisées a nécessité la mise en
assembleur comme le programme d'acquisition
-84-
Enfin les tâches nécessitant un dialogue opérateur - machine et
des calculs ont été réalisées dans ,un premier temps en langage
SBAsrc qui est un basic structuré. [ 32 J
3.1.2 - DESCRIPTION DES DIVERSES TACHES
3.1.2.1 - TACHE DE FOND
machine sous la forme
réalisée en SBASICElle est
opérateur
représentée sur la figure 3.1
et consiste en un
d'un menu. Cette
par le Diagramme
dialogue
tâche est
de Nassi
Schneidermann (GNS){41]
Ce graphe fait apparaître
travail: optimisation du
photovoltaïque et asservissement
nous décrirons en détail.
les 2 tâches principales de notre
fonctionnement du générateur
à courant nul de la batterie que
Il fait apparaître en outre un certain nombre de fonctions
complémentaires sous la forme d'utilitaires pour la mise en forme
des résultats expérimentaux.
3.1.2.2 - TACHES COMPLEMENTAIRES
Les tâches principales nécessitant l'acquisition des paramètres
physiques du système photovoltaïque, il nous a semblé intéressant
de pouvoir créer des fichiers de mesure de ces paramètres pour un
traitement différé et pour établir une base de données sur le site
de l'ENSUT de DAKAR. Dans cet objectif, nous avons réalisé 2
programmes en SBASrC permettant la création puis la lecture des
fichiers de mesure.
Un logiciel en SBASIC a également été mis au point pour
effectuer :
- l'étalonnage en temps réel de la chaîne,
-85-
les calculs donnant l'équation de la droite d'étalonnage
obtenue par régression linéaire au sens des moindres carrés,
le tracé automatique sur table traçante de ces droitesd'étalonnage.
Après
tâche de
à l'aide
annexe 1.
avoir décrit les diverses possibilités données par la
fond nous nous proposons de décrire les résultats obtenus
de ces logiciels dont le listing complet est donné en
PROGRAI/I~lE PRINCIPAL----------_..
HENU
AFFICHAGE MENU
("TAPER SUR UNE TOUCHE")
CAS PARt-1I
l 2 3 4 5 6 7 SINON10
"'" Q:l... '" -Q.I ...''- Q.I ,:0.s::. ''-
c:: U J:. ."0 ''- u c::''- <li .... ''-
~ ... M E N U.... 01 ....:0 10 c:: G.I ~
Q.I UV) c:: 0 cv V) ..... ''-'0- c:: ''- ... V)''- V)e 0 ..... ~ ''- c:: :0''- ~ 10 .... >~
aJ..... 10 'G.I U ...~ ..... ... cv (iJ
0 LI.I U ..... V)V)
ce
Fig. 3.1
-86-
3.2 - ETALONNAGE DE LA CHAINE D'ACQUISITION
Le diagramme GNS
figure 3.2. Il fait
création et de lecture
correspondant à cette tâche est
apparaître l'utilisation des
de fichiers.
donné sur la
logiciels de
Etalonnage
Création fichiers
;!- Mesu res- mémorl sa tion;l;lCT1
Ta n t que fin de rre sure s
Lecturefichiers
Cal cul de la d roi te de rég ress ion
et sortie sur table traçante
Iv'e nu
Flg. 3.4!. PrinCipe de l'étalonnage de 1/&chafne d'acquisition
Le but est de confronter les grandeurs issues des mesures et
celles des références d'étalonnage en vue de s'assurer de la
linéarité et de la justesse de la chaîne d'acquisition.
Nous présentons dans ce paragraphe les moyens statistiques mis
en oeuvre pour le traitement de ces mesures.
Les moyens utilisés pour comparer les valeurs affichées et
mesurées font appel, principalement, aux régressions linéaires et
au calcul du coefficient de corrélation correspondant. Le programme
utilisé effectue les opérations sur des paires de données à partir
d'enregistrements réalisés durant une campagne de mesures.
-87-
liAaff
,mes = mesureeaff = affichée
mesliA
1 2 3 -1 5 6 7 B 9 1e 11 12 13 1 -1 15 16 17 18 19 2e
3456789
1e1112131415161718192e
2e1918171615141312,,1e
98765-1321
r (Il = 1.0095 l~. 0024
2e 19 1B 17 16 15 1 -1 13 12 11 1e 9 B 7 6 5 4 3 2
1CDCD1
Figure 3.3. Etalanage co..rant batte ri e
----------------- ------------=k ;~,- A- ,.. M,k,SJ.J;MMs..mw
mes
F (t) = 1.0036 E +.069
. , . , 1 1 . ! • 1 • E/W M-2r- . i. i., i.
H~e ~a8 3BB 4AB set:' fBB 7208 sea gea •ee~ 1: ee 12ee 13ee ~ 4e~ ~ see aif
Figure 3.4. Etalomage ensoleilleœnt
\i-l\i-ltG
>.....>
a;l('\)
LfIOl
"'.:'O"!
U'JlJ)
00)
ID ...:::ltII
Ln...~r-. ...
'tII~
t\'.
" .5
III ...W III
CtII...
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~
1I1 Ctn S....
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q' QIJ-::s
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1'-'l'1
N III,.... "',,.....+
00)> l"l
~ III,....
Il0;-
s:CI)
......
....ai lnE
00)
> CS) U1 CS) U1 CS) U1 CS) U1 CS) U1 lSl U1 CS) lfl CS) lJl CS) 1I1 CS) 1I1 CS)....... CS) en en ID ID r-. r--. 1Il 1O 1I1 lfl q' q' C'1 C'1 N N>
-90-
1\0......1
v/v 3e2928272625242322212e191817161514131211le
9
87654
321B
~
mes~ Points de mesüre
- Droite de régression d'équetion
F( V>= 1.eB74 V ~ .1375
trr 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 lit 1 1 Iii 1 1 1 1 1VI~f f
B 1 2 3 4 S 6 7 8 9 1B 11 12 13 14 1S 16 17 18 19 2B 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3B
Figure 3.6. Etalmnase tension batterie
1 1'_11III !iii .11 a ,,, .._ .,,~ ......
liA20 aff191 <1 n 1.4 15 16 1? 1B10 11
1 1 ; 1 ; ! 1 l , 1
9876s43
Il! il; :
'2C:'
B
lIA
'le
!mes
19
18 f (lI = 1.0028 1 +.340
1 7
16
1 A15
14
13
12
11
le + 0
91\0 8
/0N 1
1 7
0/01
5
4
3
'2
figure 3.7. EtalonlBge Courant générateur
Cette procédure a été appliquée
mesures du courant et de la tension du
celles du courant et de la tension aux
ainsi qu'à l'ensoleillement. Nous
de manière systématique aux
générateur photovoltaïque, à
bornes de la batterie tampon
analysons ci-dessous les
résultats pour l'ensemble des paramètres.
Le nombre total de points sur lequel nous avons effectué notre
étude statistique par la régression linéaire est de 50.
Les figures 3.3 à 3.7 montrent le résultat de la confrontation
des valeurs mesurées et affichées. Ces figures ayant pour ordonnée
les valeurs mesurées et pour abcisse les valeurs affichées donnent
la dispersion et la droite de régression pour chaque paramètre.
Les
chaîne
vérifier
équations obtenues
et des déviations
la stabilité de la
montrent une bonne linéarité de la
à l'origine très faibles. Nous avons pu
chaîne d'acquisition au cours du temps.
La chaîne d'acquisition étant opérationnelle, nous nous
proposons de caractériser le générateur photovoltaïque en traçant
ses caractéristiques réelles.
3.3 - EVALUATION PRATIQUE DU POTENTIEL ENERGETIQUE
Le logiciel correspondant utilise les programmes de création et
de lecture de fichiers obtenus en faisant varier le rapport
cyclique du signal de commande du convertisseur par bonds de 2% ce
qui permet de décrire toute la caractéristique du générateur.
3.3.1 - CARACTERISTIQUES VII A ENSOLEILLEMENT CONSTANT
La photographie 3.8 représente
réelle I=f(V) du générateur pour
sensiblement égal à 600 w/m 2
-93-
la caractéristique analogique
un ensoleillement constant
E 600 'â 1m2
Photo 3.a.
10 V/cm
Caractéristique rée11e
v
- f(V) du générateur
Le courant de court-circuit de 4,5 A obtenu sous un éclairement
de 600 W/M 2 correspond bien aux caractéristiques techniques données
par le constructeur.
Au cours d'une journée-type et pour différents paliers de
l'ensoleillement, nous avons relevé et stocké en temps réel de
mani~re automatique les param~tres électriques du syst~me par le
microordinateur (tableaux de mesures en annexe 1). A l'aide de ces
relevés nous avons tracé le réseau de caractéristiques I=f(V) à
éclairement constant à l'aide de la table traçante EPSON HI-SO
piloté par le microordinateur (figure 3.9).
Les caractéristiques 1,2,3,4 tracées en début de matinée
présentent une allure analogue à la photographie 3.S. Nous avons
volontairement limité le rapport cyclique autorisant le relevé de
ces caractéristiques entre 6 et 94% . C'est la raison pour laquelle
la tension minimale atteinte est '~e l'ordre de 10V et le courant
minimum de O,SA.
-94-
Fig. 3.9 Caractéristiques 1 I(v) à éclairement constant
7]/A
14\0
2111
r430 W/m 2
1'-'• ai •• . . ...
3 t . l350 W/m2
530 W/m 2
620 W/1r)2
...\\\ ,
\-\
\
- - -4.825 11,'/""2. .............. -".... ~
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\\,
. ..5_ ....
3
• L.5
6
2
1
e le 2e 3e o1e se 6e 7e Be ge lee
,,;,' iii&Ji., .J:AGtktlWi.M.w.;;;:;O;;;;;::;:;;"iW1=HMWQ1QMiQ"iWJ .=42= L iJati&m;JMlSJ4W!i?JJiU,,3&JbAR
La caractéristique 5 tracée pour un ensoleillement de 82S W/M2
vers la mi-journé se trouve décalé~ par rapport aux autres
caractéristiques. ette propriété est fondamentale car elle montre
l'influence très 'mportante de la température sur la position des
caractéristiques, n t~mment sur la tension optimale Vopt.
Elles se déd isent des précédentes
puissance et présettent des maximums comme
chapitre 1.
par le calcul de la
nous l'avons souligné au
L'examen de la figure 3.10 montre que la tension optimale subit
une variation et se localise dans la plage allant de 5S à GSV.
La pente néga ive de la caractéristique de charge optimale
montre également 'effet de la température sur le réseau de
caractéristiques. a tension optimale pouvant être sujette à une
variation de l'or re de 16%, il est nécessaire de prendre en
compte ces variatio s pour le fonctionnement optimal du générateur.
-96-
4ee ",P/W
3se
Fig. 3.10. CaractéristiquES P (v) à éclai rement constant
1\D~
1
3ee
2se
2ee
lse
lee
se
e lB 29 3B 4e 59 69 79 Be 99 189
3.4 - OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR
3.4.1 - PRINCIPE
La variation du
photovoltaïque permet
charge.
l'évolution de la
rapport cyclique du hacheur en fonction de
puissance fournie par le générateur
de réguler le transfert de puissance vers la
La commande du rapport cyclique tient compte des fluctuations
instantanées de deux grandeurs ; tension et courant qui composent
la puissance électrique du générateur.
Si l'on observe le réseau de caractéristiques P • f(V ou R)
pour différents ensoleillements (figure 3.10), on constate que pour
fonctionner à puissance maximale, il faut chercher le rapport
cyclique correspondant à cette puissance quelles que soient les
perturbations (ensoleillement, température, vieillissement).
Le hacheur débitant sur la batterie de f.e.m E, le générateur
"voit" une charge de caractéritique Vg = E/Rl en régime permanent.
La réalisation du point de fonctionnement optimal implique donc
que l'on ait constamment Vopt = E/Rl où :
Vopt dépend de l'éclairement et de la température
E dépend de l'état de charge de la batterie
En première approximation, lorsque seul l'ensoleillement varie,
Vopt peut être considéré comme constante. Une première approche
consisterait donc à asservir la tension du générateur Vg à une
consigne constante de valeur Vopt. Dans un second temps, afin de
prendre en compte les facteurs externes (température, masquage,
vieillissement) nous avons mis au point un logiciel de recherche
extrémale de puissance.
-98-
3.4.2
CONSIGNE VoptASSERVISSEMENT DE LA TENSION DU GENERATEUR A LA
L'asservissement
Vg du générateur
Vmax. Nous avons
Nous avons développé sur le calculateur un logiciel
d'asservissement par hystérésis à la tension Vopt du générateur en
agissant sur le rapport cyclique RI du premier hacheur. Le graphe
GNS de cet asservissement est donné sur la figure 3.11.
INITIALISATION DES E/S
MESURER IG et VG
CALCULER LA PUISSANCE
"rJ
i~SI VG<Vmin
:> SINON.....;:cltTl
~>~Décrém ALORS SINON
Rl
Incrémenter Rl R!EN
TANT QUE (VG < VMinOU (VG > Vmax)
Fig. 3.11. Asservissement à Vopt
par hystérésis consiste à maintenir la tension
dans une fourchette de valeurs extrêmes Vmin et
choisi une fourchette de largeur SV pour unetension Vopt de GOv.
La photographie 3.12 montre la réponse du système
d'optimisation obtenue en partant d'un rapport cyclique nul, soit
une tension du générateur en circuit ouvert de l'ordre de 7SV.
Cette photographie montre que le fonctionnement à Vopt=60V est
obtenu en 3 itérations ce qui donne un temps de convergence de 2,5ms.
-99-
Ce temps de convergence pour être optimisé nécessite une étude
approfondie par les lois de l'Automatique. Nous nous proposons de
poursuivre le travail décrit dans cette voie.
Temps de convergence2,5 ms
V à vide 75 V
0,5 ms
Photo 3.12. Evaluation du temps de convergence
La photographie 3.13 montre l'effet de l'asservissement àhystérésis qui donne une oscillation de SV autour du point de
consigne.
SV
Photo 3.13.: Variation de la tension générateur autour de VoptLa variatlOn maximum de la tension .gP;,·""'''teur autour de Vopt est de 5V
3.4.3 - RECHERCHE SYSTEMATIQUE DE LA PUISSANCE MAXIMALE
L'allure de la puissance de sortie P du système en fonction de
la tension et de l'ensoleillement est montrée sur la figure 3.10.
L'objectif est de mettre le processus dans un état qui place P
a sa valeur maximale Pmax pour des conditions d'éclairement et de
température données. Nous avons montré qu'en première approximation
on pouvait fixer Vg à la valeur correspondant à Vopt sur la
caractéristique.
Nous avons déjà montré dans
caractéristiques réelles que
(perturbations) pouvaient modifier
du générateur de telle sorte que la
ces entrées.
le chapitre l et sur les
les entrées secondaires
la caractéristique électrique
valeur Vopt soit influencée par
Pour s'affranchir de
d'asservissement extrémal
montre le principe.
ces influences, on utilise la technique
dont le graphe GNS de la figure 3.14
Ce type d'asservissement ne fait appel dans son principe
fondamental ni à une connaissance du processus, ni à la mesure des
paramètres de perturbation.
La recherche de l'extrémum se fait de manière automatique et
permanente par l'intermédiaire de démarches AR et par
l'observation corrélative des variations AP de la sortie. (39J
La position
l'asservissement
de l'extrémum
extrémal tient
dépendant des perturbations,
compte de l'ensemble des
perturbations possibles.
-101-
La loi de commande fixe la variation de consigne à réaliser à
la suite d'une variation de l'6cartafin de progresser versl'extr6mum.
OPTI t~I SATI ON
"IESURER Pn-l P
Calculer ~P::Pn-l-Pn
SI ~P<8
ALORSSI ~ P<0
ALORS SINON
RIENALORS SINON ALORS SINON
R:: R= R= R=Rn-l Rn-l Rn-l Rn-l
+ +K. ~p K. ~p K. ~p K. ~p
R - COMMANDE DU HACHEUR
OPTI t~I SATI ON
Fi gure 3J.4 . Recherche extrémale
Nous avons choisi la loi de
telle sorte que la consigne R
quantité donnée suivant l'amplitude
type proportionnel 6R = K.AP de
est augmentée ou diminuée d'une
et le signe de l'écart.
La logique qui
raisonnement suivantpilote cet
lorsqu'onasservissement correspond
constate qu'une démarcheau
ARaméliore le critère, il faut poursuivre dans le sens de cette
démarche ; sinon il faut aller en sens inverse.
-102-
Lorsque le programme a besoin de l'information puissance, il
lance une mesure instantanée de courant et de tension. Ces valeurs
sont interprétées puis multipliées a~in de déterminer la valeur
instantanée de la puissance.
La puissance à
avec celle acquise
p(t) est supérieure
inversement. Quand
reste constant.
l'instant t étant acquise, elle est comparée
à (t - te) [te=période d'échantillonage]. Si
à p(t - te), ou augmente le rapport cyclique et
la puissance ne varie pas, le rapport cyclique
On mémorise alors p(t) et p(t) devient P(t-te).
La variation du rapport cyclique est liée a celle de la
puissance [38] (méthode proportionnelle). Dans ce cas, a chaque pas
de calcul, on évalue d'abord P = p(t) - P(t-te). La variation de
puissance est ensuite affectée au rapport cyclique.
On utilisera la formule &R = K. ~P, K étant un facteur de
proportionalité qui restera à optimiser selon 2 critères
fondamentaux de l'Automatique, a savoir: la rapidité et la
stabilité.
Dans un premier temps, des résultats corrects ont été obtenus
avec une valeur de K=l.
La seconde tâche
transfert de toute
contrôlant le courant
de notre travail consiste à effectuer le
l'énergie produite vers une charge variable en
dans une patterie fonctionnant en tampon.
3.5 - ASSERVISSEMENT A COURANT NUL DE LA BATTERIE TAMPON
fonctionnement,
de stockage.
Nous avons cependant
la batterie
vu que dans certains cas de
pouvait être utilisée comme un organe
-103-
Le fonctionnement de l'ensemble générateur-hatteries-charge
correspond à l'une des répartitions énergétiques suivantes:
3.5.1 - DIFFERENTES CONFIGURATIONS
a) Répartition de l'énergie pour les grandes valeurs de
l'éclairement
Générateurphotovoltaïque IC
IG-I CConv. Conv.
2
Figure 3.l5.
1) Si (Ig IC) >0 ===> le générateur charge la
batterie en même temps qU'il sert l'utilisation.
2 ) Si ( l g - l c) = l bat ter i e =~ >0 (.. pet i t ) •••> la
charge de la batterie est achevée : il faut dès cet instant évacuer
l'excédent d'énergie au niveau de la charge variable pour maximiser
la puissance absorbée par la charge. C'est le fonctionnement en
tampon.
-104-
b) Repartition de l'énergie pour les faibles valeurs de
l'éclairement
Générateurphotovoltaïque
Conv.
Fig. 3.16
Conv.2
Charge
Si (Ig -Ic) <0 ===> I batterie <0 (par exemple Ig =0 par suite
d'un manque d'ensoleillement), la batterie alimente la charge
jusqu'au seuil minimum de la tension batterie.
3.5.2
BATTERIE
MISE EN OEUVRE DE LA REGULATION DE COURANT DANS LA
L'asservissement à courant nul de la batterie avec charge
variable permet de transférer toute la puissance du générateur à la
charge.
Dans un premier temps, il est réalisé par un logiciel SBASIC
dont le graphe GNS est donné par la figure 3. 17.
La tension des batteries nous renseigne sur leur état de
charge. La régulation fonctionne tant que le test de la tension
batterie Ub est comprise dans une fourchette de 22 à 27 volts
correspondant à l'état de charge normale.
-105-
Asservissement à courant nul
t·1ESURER UB
F F 1'1ESURER lB
A A'I~I~l l ALORS SINON
R RDécrementer R2 Incrémenter R2
E E
TANT QUE 1 lB 1 <l seuil
TANT QUE LIB dans la fourchette-
Fin de man ipu lat ion
Figure 3.17, Asservissement à courant nul
Si la tension des batteries atteint la valeur maximum Ubattmax
d'termin'e à partir de la caract'ristique,g'n'rale de charge, on
augmente le courant dans la charge variable en incr'mentant le
rapport cyclique R2 de la commande du deuxième convertisseur. Cet
appel de puissance a pour conséquence une diminution progressive du
courant lB dans la batterie, ceci jusqu'à l'annuler. A partir de
cet instant, la quantit' d'énergie fournie par le générateur est
égale à celle reçue par la charge. La batterie tampon n'étant plus
traversée par aucun courant, ne consomme plus d'énergie: Elle est
"transparente" vis à vis de l'énergie fournie par le générateur. On
dit qU'elle fonctionne en "floating".
Les performances de l'asservissement à courant nul de la
batterie tampon sont enregistrées sur les figures 3.18 et 3.19. On
constate que les variations du courant batterie tant positives que
négatives pendant l'asservissement, sont comprises dans les limites
imposées par le logiciel (+/- 500 mA) et que dans ces conditions la
batterie est bien utilisée en tampon.
-106-
Figure 3.18. Enregistrement du courant de la batterie
pendant l'asservissement
.t>
H·
N
~
~T
t;.!...i:;t;
1 0..... ..... i .........~':w:..I.U~~.L&.I~u..;.IJ.U ...J;~lU.llJ.;:!..~~TI:T::r~~T:~.n~·i:.I:U.L.~nL~~L6.~l.:....i.!0-...l1
Echelle courant 'B (Il: lA/cm
Eche lle tei";';ps (1 ) 1s / cm
.....c:<liE<lil/ll/l.....>...lUl/ll/lro
.....
o
-108-
EEu
u "-"- c:< E..... .....
........... ............
cc.....
.....c:co l/l... A.;:l E0 <liU .....<li <li..... .......... .....<li <li.c ..cu u
r.:.J r.:.J
3.6 - OPTIMISATION PAR PROCESSEUR SPECIALISE
3.6.1 - LOGICIEL ASSEMBLEUR
Afin d'assurer à la première tâche de notre travail une
autonomie matérielle et logicielle, nous avons envisagé et réalisé
sa commande numérique par un processeur spécialisé.
l'asservissement
photovoltaïque
associer au
à la tension
que
de
générateur
on pouvait
savoir
Vopt et la
pour commander le
fonctionnement optimal
lois de commande àoptimale du générateur
à son point
matériel deux
déjà vuavonsNous
recherche extrémale.
Dans un premier temps, afin de nous affranchir des calculs
arithmétiques en assembleur qu'impose le procédé de recherche
extrémale, nous avons intégré au processeur spécialisé un logiciel
assembleur réalisant l'asservissement à Vopt. Son principe est
donné par le graphe GNS de la figure 3.11. Son listing assemblé est
donné en annexe 1. Il est structuré [36] et comprend
qui gère la procédure
la configuration des ports
rapport cyclique de départ,
le programme principal
d'initialisation c'est à dire
d'entrée-sortie et la génération du
un sous-programme permettant le multiplexage des paramètres
de contrôle,
le sous-programme de commande de l'échantillonneurbloqueur,
- le sous-programme de conversion analogique - numérique,
le sous-programme de gestion des signaux de commande des
convertisseurs statiques.
-109-
déplacement en temps réel du
lors des fluctuations de
3.6.2 - INTEGRATION MATERIEL-LOGICIEL
Nous avons déjà décrit la réalisation matérielle de ce
processeur spécialisé. Il nous reste à éffectuer l'intégration
matériel logiciel par programmation d'une PROM de 4 Koctets
contenant le logiciel décrit précedemment et assemblé à l'aide du
macroassembleur 6809 disponible sur l'outil de développement.
Après avoir entré la valeur de consigne Vopt par une
interruption matérielle IRQ, le programme d'optimisation est lancé
par l'interruption matérielle RESET.
3.6.3 - RESULTATS EXPERIMENTAUX
La photographie 3.20 montre le
point de fonctionnement optimal
l'ensoleillement sur une journée - type.
Cette photographie montre que le point de fonctionnement
optimal se déplace bien sur une verticale située dans le coude des
caractéristiques (zone de fonctionnement optimal). La largeur ~e la
caractéristique verticale correspond à la largeur de la fourchette
imposée dans le logiciel pour le fonctionnement de l'asservissement
par Hystérisis. Dans notre cas cette fourchette est de SV.
Fig. 3.20. Caractéristi~ 1 (v) du générateur sur un~urné~-type
lAI crn
lOV/Cr:1
-1 10-
CON C LUS ION*- *-*-*-*-*-*-*-*-*
-111-
Ce travail avait pour objectif d'optimiser en temps réel le
fonctionnement d'un générateur photovoltaïque de 400 W existant au
laboratoire d'énergie solaire puis d'assurer le transfert de toute
l'énergie produite par ce générateur vers une charge adaptée.
La première partie de ce mémoire, consacrée à une étude
bibliographique des systèmes photovoltaïques existants, nous a
permis de préciser un certain nombre de choix technologiques pour
la mise en oeuvre du dispositif expérimental. Les solutions
classiques de couplage direct du générateur sur une charge
quelconque ou une batterie n'ont pas été retenues par suite des
variations importantes du point de fonctionnement optimal du
générateur sous l'effet de facteurs externes tels la température,
le masquage non uniforme, la poussière et le vieillissement.
Nous avons opté pour une adaptation d'impSdance par
convertisseur statique qui nous permet de disposer d'un degré de
liberté pour l'optimisation de la conversion photovoltaïque.
charge quelconque
réalisation devant
Dans cette configuration le transfert énergétique vers une
peut alors être optimisé. Cependant notre
S'intégrer dans une centrale multigénérateurs
nous avons utilisé une batterie fonctionnant en tampon pour assurer
le couplage de ces divers générateurs.
Cette batterie en tampon constitue une nouvelle orientation
dans la conception des systèmes photovoltaïques par rapport aux
systèmes classiques qui utilisent une batterie de stockage dont le
rendement insuffisant pénalise le rendement énergétique global.
En contrepartie, cette configuration nécessite l'utilisation de
sources d'énergie complémentaires, la batterie tampon ne servant
éventuellement qu'à assurer l'autonomie énergétique des dispositifs
de commande.
-112-
A partir de ces choix technologiques, nous avons étudié puis
réalisé le dispositif expérimental de conversion énergétique par
convertisseurs statiques et sa commande numérique par calculateur.
L'accent a été mis d'une part sur l'obtention d'un compromis entre
le rendement des convertisseurs réalisés en technologie moderne
BIPMOS et les dimensions du dispositif de filtrage et d'autre part
sur la fiabilité et la souplesse de la commande numérique. Dans cet
objectif les solutions matérielles ont été minimisées au profit des
solutions logicielles.
Le matériel réalisé au format standard adopté au laboratoire de
recherche comprend en outre un dispositif d'acquisition de données
qui nous permettra d'établir des fichiers d'évaluation du potentiel
énergétique sur le site de l'ENSUT de Dakar.
Le logiciel conversationnel développé dans un premier temps en
Basic a permis, de montrer la faisabilité du dispositif puis
d'atteindre les objectifs visés.
En effet
apportées par
être mises en
la recherche
nécessite une
l'automatique.
nous avons montré la souplesse et la puissance
ce logiciel puisque deux lois d'optimisation ont pu
oeuvre sans modification du matériel. Parmi ces lois,
extrémale semble bien adaptée à notre problàme mais
étude approfondie prenant en compte les lois de
Le transfert énergétique de toute la puissance produite a été
résolu par un contrôle numérique original par calculateur du
courant circulant dans la batterie tampon. Les essais expérimentaux
ont montré le bon fonctionnement du dispositif en régime statique.
Le couplage à d'autres sources d'énergies fluctuantes (éoliennes)
nécessite une étude complémentaire pour vérifier le fonctionnement
de l'asservissement en régime dynamique.
-113-
Enfin, nous avons réalisé la première étape de l'intégration
matérielle du dispositif dans la microcentrale en réalisant un
processeur spécialisé d'optimisation du fonctionnement du
générateur photovoltaïque, ce qui nous a permis de supprimer le
calculateur.
Ce processeur dans un premier temps a été testé en utilisant un
asservissement à la tension optimale Vopt du générateur, ce qui est
insuffisant pour notre application. Il serait bon dans un second
temps de développer un logiciel pouvant être implanté en mémoire
morte qui prendrait en compte les facteurs externes par exemple en
utilisant un compilateur C.
Pour parfaire l'intégration du système réalisé dans la
microcentrale, il est envisagé de développer un second processeur
spécialisé chargé d'assurer en temps réel le transfert de l'énergie
produite par l'ensemble des générateurs vers l'utilisation.
-114-
B 1 B LIa G R A PHI E*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*
-115-
BIBLIOGRAPHIE
[1] Y. LAMBERT "Le générateur Solaire-Eolien du centre
expérimental rural d'énergie à Niaga-Wolof (Sénégal)". AFME Revue
internationale d'héliotechnique p 18-24 2ème semestre (1983).
[2] C. KRAIF, S. BILLO, P.ROUAN, L. PROTIN "Real time control
of the power provided by two aérogenerators from a single
specialized processor". IFAC Symposium on microcomputer Application
in Process control. Istambul (1986).
[3] M. AVEROUS "1ère conférence sur le Photovoltaïque\l, 2ème
Séminaire sur l'énergie Solaire. Trieste (1980).
[4] J. APPELBAUM "Starting and stedy-state charactéristics of
DC Motors powered by solar cell générators", IEEE Transactions on
Energy Conversion vol EC. l N°l (1986).
[5] F. JUSTER \ILes cellules solaires" Editions Techniques et
Scientifiques Françaises (1981).
[6] B. KEITA, M. CADENE, G.W. COHEN-SOLAL, P. CHARTIER \lUne
station de pompage alimentée par générateur photovoltaïque au
Sahel". 3ème séminaire sur l'énergie solaire. Trieste (1982).
[7] M. VILLAIN "Contribution au développement des stations
solaires et météorologiques au Sénégal : Centrale de mesures et
suiveur solaire commandés par microordinateur". Thèse
Docteur-Ingénieur Toulouse (1981).
[8] J.M. ROLLAND "Contribution à l'étude des groupes de
pompage photovoltaïques. Expérimentation et analyse du
fonctionnement d'un moteur autosynchrone à commutation naturelle
alimentée par photopiles solaires". Thèse de Doctorat INP Grenoble(1986).
-116-
[9] C. BOISVINEAU "Optimisatioon du fonctionnement d'un
générateur photovoltaïque: Asservissement extrémal de la puissance
fournie à une charge en courant continu". Thèse de Doctorat de 3ème
cycle INP Grenoble (1981).
[10] M.J. MAHMOUD "Etude, réalisation et commande
par asservissement extrémal de la puissance d'un
photovoltaïque. Onduleur MLI-Machine asynchrone".
Docteur-Ingénieur INP Grenoble (1983).
numérique
sys tème
Thèse
A. GAYE "Commande optimale d'un générateur photovoltaïque
fourchette de courant et de tension". Mémoire Ingénieur
[11]
par double
ENSUT (19 8l) .
[12] A.F.M.E (Agence Française pour la Maîtrise de l'Energie)
"Systèmes photovoltaïques pour les pays en voie de développement"
septembre (1982).
[13] G. CHAUMAIN "Etude de l'optimisation du
puissance entre des générateurs et des récepteurs
dispositifs microprogrammés". Thèse Docteur-Ingénieur
Paris Val-de-Marne (1982).
transfert de
à l'aide de
Université
[14] P.CHARTIER "Le stockage électrochimique de l'électricité
et son application au stockage de l'électricité photovoltaïque
solaire". 3ème séminaire sur l'énergie solaire. Trieste (1982).
photovoltaïque
Trieste (1980).
[15] F. DALIBARD
solaire".
"L'accumulateur au plomb dans l'industrie
2ème séminaire sur l'énergie solaire.
[16] Ch. MASSELOT "Energie solaire photovoltaïque". polycopié.
ENSUT Dakar (1983).
-117-
[17] B. DAKYO, S. ASTIER, G. SOW, L. PROTIN "Three-phase MOS
transistors voltage inverter, with numerical control, for a
permanent magnet synchronous machine fed by a photovoltaic
générator". 2nd European conférence on power electronics and
application. p 877-882 Grenoble (1987).
[18] B. DAKYO, S. ASTIER, J.M.
control with a microcomputer of a
photovoltaic générator by means of
1135-1140 EPE Grenoble (1987).
ROLLAND, L. PROTIN "Numérical
synchronous machine fed by a
a thyristor inverter". p
[19] S. BILLO "Etude, réalisation et autonomie énergétique des
cartes de puissance et de commande numérique d'un aérogénérateur"
Mémoire DEA ENSUT (1985).
[20] C. KRAIF "Optimisat ion
aérogénérateur commandé par
Docteur-Ingenieur Montpellier (1984).
de la puissance fournie par un
microprocesseu rIO . Thèse
[21] B. SLAMA, A. MOHAMMED, J.P. REQUIER "Power conditionning
and conceptual design of photovoltaic hybrid systems". p 665-670
EPE Grenoble (1987).
[22] OlEYE, OUATTARA, CISSE "Mise en place d'une centrale
mixte éolienne photovoltaïque. Adaptation des générateurs, gestion
de l'énergie et protection". Mémoire Ingénieur ENSUT (1980).
[23] C. LISHOU, C. KRAIF, G. SOW, et L. PROTIN "Real time
optimizatlon of the photovoltaic générator working and energy
transfer management from two specialized processors". Abstract
soumis au " 8th European Photovoltaic Solar Energy Conference".
Florence ( 9 - 13 Mai 1988)
[24] Cours d'électronique industrielle "Hacheurs et onduleurs
autonomes". Polycopié ENSEEIHT Toulouse.
-118-
[25] Catalogue THOMSON "Le transistor de puissance dans son
environnement"
[26] L. PROTIN " Etude et contrôle des paramètres de la
pulvérisation cathodique. Application au dépôt d'alliage amorphes
NixAgl-x et à l'étude en temps réel de leurs cinétiques de
cristallisation". Thèse Docteur ès Sciences Physiques Rouen 1984.
[27] SILICONIX ANALOG SWITCH DATA BOOK (Juin 1976).
[28] ANALOG DEVICES Data acquisition products catalog. 1978.
[29] HP Optoelectronics data book.
[30] J.L. PLAZY "Instruments et méthodes radiométriques".
Météorologie Nationale 1978.
[31] C. DARDANNE "Le microprocesseur 6809, ses périphériques
et le processeur graphique 9365-66". Eyrolles (1984).
[32] S.M.T "Manuel de référence SBASIC du Goupil III" (1982)
[33] P. ROUAN "Etude et réalisation d'un système d'acquisition
et de traitement de données adapté aux énergies renouvelables".
Thèse de Doctorat de 3ème cycle Toulouse (1980).
[34] A. BICtlMI, J.P REQUIER "Management of renewable energet~c
of ressources by a microcomputer network". IFAC symposium ISTAMBUL
(1986).
gestion pour une centrale d'acquisition
météorologiques". Mémoire DEA ENSUT (1984)
[35] C. LISHOU "Etude et réalisation d'un processeur de
de données
[36] J. ARSAC "La construction de programmes structurés".
Dunod (1977)
-119-
[37] S. ASTIER, M. BARLAUD, B. SEL[,.,E et C. MASSELOT "Station
mixte éolienne photocol taïque pour un village du SENEGAL II•
Communication à la réunion internationale du COMPLES, Ajaccio
(1981) .
[38] P. DECAULNE, J.Ch GILLE, M. PELEGRIN "Introduction aux
systèmes asservis extrémaux et adaptatifs". Dunod (1976).
[39] C.LISHOU, G. SOW, P. ROUAN et
processeur spécialisé de la puissance
photovoltaïque. Algorithme de recherche
Séminaire RAIST KUMASSI (1986).
L. PROTIN "contrôle par un
fournie par un générateur
de puissance extrémale".
[40] M. DIOP ., Pr ogramma teur uni versel de PROM: Et ude et
réalisation matérielle et logicielle". Mémoire Ingenieur (1985).
[41] D.C. MARTINS "Etude de la variation du pas de calcul dans
la simulation des convertisseurs statiques (logiciel SCRIPT).
Application à la modélisation de convertisseurs à transistors de
puissance". Thèse de Doctorat INP Toulouse (1986).
-120-
ANNEXE l
-121-
10 RE~ ttttttttttttt.ttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
20 REM tt'kt PROGRI-lNi'lt D'ACQlIISITION Dt TRAITEJENT ET tUtH
30 REM UtU DE Cûr.viAhDE D' 1 GD,ERATEUR tttth
'10 RD! HUt PHOTOVOLTAlüUE AVEC BATTERIE TAI'Il='ÜN ftUh
50 REM t'tokut"'tt't ttrttthHtttUh"ttt tU U httttttttttttttttt
60 PRINT CHR$(12170 REM ttttt:t MENU PRINCIPAL tttttttttt
60 Rt~ ttttlttttttttttttttttttttttttt.t
9v CURSOR 5,15:PRINT" H++Tt+ ~lENU H+t+ "100 CURSOR 8,1110 PRINT" 1. OPTIMISATION "120 PRI/H" 2. CREATION DE FICHIERS I~ESURtS "130 PRlNT" 3. LECTUkE ET IM~kESSION DES MESURES "140 PRINT" 4. ETALO~~AGE DES VOIES DE lf,tSUHES"150 PRINT" 5. ASSERVI5WiENT A1=0 DE LA BATTERIE"160 PRINT" 6. MODE MANUEL - TEST HACHEURS "170 PRlIIT" 7. r~ETOUR AU MONITEUR"180 PRINT" a. RETOUR AU BASIC"1SV PRUW 9. TRACE DE COURBES"~ùO PRINT" 10. REGRESSI~j LINEAIRE "210 PRINT :PRItH220 PRINTCHR$1271 iCHR~(5Vl
230 INPUT " ENTREZ LE NU~IERO DE LA TACHE DES1REE ., F240 PRINTCHRi(271jCHR5(521250 IF FIJO OR F(J TkEN 230260 ~~ F SOTO 440,260,6060,2340,4980,3120,3330,33'10,3350,5380270 REt4 t
2.80 RE~It1tt CRE'iTION DE FICHIERS ~ItSUnES tUt
290 REMtttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
300 EXEC, "GET COI·fICH1"310 I~UT "combien de r*e~ures d(siriez-yous effectuer! (50 1",NBllE320 PRINT CHR$(211330 GALL AFFI340 CALL INIT350 GALL MESURE360 CALL mlPOR370 N&Ri=«BRé:-l380 IF NBRE (10 THEN 350390 PRINT CHR'il7l :PRINT"I~t:sures temirl{es"400 PRINT CHR~(201
~10 It~UT "youlez-yous sauvegarder les luesures sur disques OIN ",Z2~
420 IF Z2$="o" OR Z2$="O" THEN CALL FICHBIN430 GOTO 60440 Ral t
450 REM ftt. OPTIMISATION: ASSERVISSEMENT AVopt tttt
460 r(8~ ....tttttttttttttUttttttt-thttttth ttttttttU ft
465 EXEC,"GET COMfICH",,70 CALL INIT4&0 CALL AFF1490 CALl. MESURE500 RAP2=~K(HEX("ECB6·11
505 IF RAP2 1=3 OR RAP2 (47 THEN 510 ELSE 60510 IF T8IS(52 THEN RAP2=RAP2-2:GOTO 530520 IF TEliSl58 TI1€N RAPé-=RAP2t2 ELSE 490530 GALL COl'IAND2540 CALL TENPOR550 PRINT CHRi(71500 IF INKEY$=CHR5(01 THEN STOP570 GOTO 4'30
-122-
580 REM tHt HFFICHAGE PAHAl~ETRES titt590 R~ tt ....t ••t.ttt••t.tt•••ttt••••GOO sua AFFI610 PRINT CHR$ (12)620 PRINT CHR$(27)jCHR$(501630 CURSûR 1,9:PRINT "OPWU5ATIDN DU GENEktiTEUR PHOTOVDLTAIOUE 4(;0.1 "640 cuRson b,43:PRINT " T8~SlON GEI-.ERATEURE.SO CURSOR &,43:PRINT " COuRANT GENERATEUR660 CUHSùR 10,'i3:PRINT Il fJUISSANCE GENERATEUR Il
670 CURSOR lù,2:PRWT " RAPPORT CYCLICiUt RI Il
6S0 CURSOR S,2:PRINT " ENSOLEILLEMENT650 CURSOR 15,2:PRINT " TENSION BATTERIE700 CURSOR 17,2:PRINT Il COURANT ATTERIE710 CURSOR 19,2:PRINT " RAPPORT CYCLIQUE R2 "720 PRINT CHR$(27) jCHR$(52)730 RETUHN740 R&l t750 REM ..ttt. INITIALISATIO~S t.tttt.t760 REM t••t.t••ttttttttt••ttt••••tttt.t770 SUB INIT780 IiPOKE l1EX ("24"),HEX ("E700")790 A=USR (û)
800 RHURN810 REM t.tttt MESURE DU COURANT ttttttt820 REM .tt.tttttttttttttttttttt.ttttttt830 SUB COURHNT840 COOR=O850 DPOKE HEX ("24"), HEX ("E75F"1860 AK=USR(Û)déS DPOl<E l1EX ("24"), HEX ("E7F9")b66 Al<l=USIHOI870 DÇ~KE HEX ("24"I,HEX ("E7Be")880 AL=USR(O)890 COUR=ABS( IPEEK(HEX("ECB3")) •• 07812S)-10)tl.06S900 COUR=INT((COUR.l00)t,51/100910 CURSOR 8, E,6: PRINT"=" i :PRINT USING "j~.lil", COUR j: PRINT • Ai·iPERES·'320 RETUI'.N930 REX t
940 ~ ••tt•• MESURE DE TENSION GENERATEUR t.ff.t950 REM ttttf'tttt,t".ttttttttttttttttt.tttt••tt•.9&0 SUB TEI~5GErjE
970 TENS=O980 DPOKE HEX ("24"),IiEX ("E7b8")990 B=U5R (û)
995 DPOI<E hEX ("24"),l-EX ("E7F9")S96 Bl=USRlOl
1000 DPOKE HEX (1I24 H ),HEX ("E78e')1010 BK=USR(O)1020 TENS=ABS((~EEK(HEX("ECB3"))~. 79)-98)1030 TEN5=INT ((1EI>I8*100) +. 51 / 10010,,0 CURSOR 6,66:~RItH"=";:~'RlNT USIt~G "hll.11",TEt~5j;PRINT Il vùLTS"1050 RfTURN10W KEM t
107ù REM tftt.t MESUr<E DU COURANT &ATTERIE tt.ttt.t.1080 KEJ~ fth-UhtttHUtttttttHttitttitt h frUhft tt
10SO sua COURBATT1100 lbATT=O1110 DPOKE HEX ("24") ,HEX ("E77A")1120 C=U5R (0)
-123 -
1125 DPOIΠHEX ("21t"I,HEX ("EW:J"1112~ Cl;US~ (0)
113ù D~'Oi\E hEx ("24"I,Ii:X ("E7liC")1140 CK=USR(Q)1150 IBATT: (IPŒKI!1EX ("ECB3")) t. 1~625HS. 69) t1. 0571160 IBATT=INTIIIBAITtl00)+.5)/1001170 CURSOn 17,,0:PRINT" ="pPRINT USING "iR.VI",IBI1TT;:PRINT" A"1180 RETliRN1190 RE/4 •1200 REM tltttttt ~[SURE uE LA TE~SION BATTERIE t.t.i1210 REM ttttt.ttttttt•• tt.tt'tttttttttttttttttttttt11220 SUll TEtlSBt1TT1230 UBAn=o1240 DPOKE HEX 1"24"),HEX ("E77}")1250 D"USRIO)1255 DPOl\f HEX ("2~"I,HEX I"E7F9")1256 Dl=USHlü)12E.0 DPùKE HEX ("24"I,HEX ("E7Be")1270 DK=USR(O)1280 UBATT=IPEEK(HtXi"ECB3"j)t.4725)-59.S11290 UflATT=INT (lUbATTt100) +. 5) /1001300 CuRSOR 15,20:PRINT" =";: ~'RINT USING "lIU•• ",UBATTj:PRINT" V"1310 IlETURN1320 Ki::M t1330 REM hhh ~lESiJnE DE L' ENSOLE 1LLEMENT ttt'tti"tttt
1340 REM ttttttttttttttttttttttttttt.tttttttt.tt.tt.t1350 sua ENSOL13t.O ENSOL=û1370 DPOKE HEX ("2~"),HEX ("E783")1380 E=USR (0)
1385 DPOKE HEX ("21t"),HEX ("E7FS")1386 El=USR(O)1390 DPOIΠHEX 1"24"), HEX 1"(7BC")1400 E/{=USR (0)
1410 ENSOL=ABS ( (PEE/{IHEX l"ECS3")) t 11. 71B) -1500)1420 ENSOL=1NT 1ENSOU1':'30 CURSOR B,20:PRINT" ""; :PRINT USlNG "HUI", ENSOL; :PRINT " iUI'I2 "1440 RETURN1450 REM •1~60 REM Htd CALCUL PUISSANCE DU GEIŒRATEUR tftt1470 REM ftt•••ttttt.tt••t.tt••ttt.t.tttt.tt'•• t ••}~O sua PUISSAt~CE
1490 PUISS=COURtTENS1500 PUISS=INT((PUISS.1001+.5)/1001510 CURSOrl 10, 66:PRINT"="; :PRINT USING "Ulln" , PUISSj :PIHNT " WATTS Il
1520 liETURN1530 REM t
1540 REM .tt.ttt AFFICHAGE RAPPORT CYCLIQUE 1 ttt.ttt1550 REM t*tttttt.',tttttt.lt.ttttttttttt**t.tttttrt.15t.O sua RAPeYI1570 RAPl=PEEKlHEXI"ECB5"))1550 RHP1A=INTI(RAPI/50)t10011590 CURSOR 10,20:PRINT Il =" i :PRINT USING "1lIii", RAP1Aj :PRINT Il );"
1600 RETUflN1610 REM t
1620 REM t'tt.t AFFICHAGE RAPPORT CYCLIQuE 2 ttf.16jO REM tttttttttttttt*~*t*t'tt~tt.1ttt*ttttttt
1640 SUS RAPCY21650 MP2=PEEK (riEX ("ECB("))
-124-
1600 RAP2A=INT((R~~2/50)tIOO)
1670 CURSOR 19,20:PRINT " ="i:PfdNT USlNG "hlll",R~lP2A;:PRltH " :.'"1GtlO RETURlj1690 REAt1700 REpl"tt ECRITURE RiiPPORT CYCLIQUE ro DANS WIER tttHt1710 REMtutdttHhUUhu'Htut HüUt Uutt *utt-u:ttTt
1720 sua CDt~Dl
1730 POrΠHEX("ECBS"), ltH(RAPll174() DPOKE HCX("24"l,HEX("E7&Ii"l1750 2N=USR (0)
17fiJ RETURN1770 RElit1780 RE/4ut ECiUTURf RAPPORT CYCLIQUE R2 DHNS TInER tuttt1790 ~~tttt~ttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
1800 SUB COI'IHND21810 POiŒ HEX("ECB6"l,INT(RAP2l1820 DPOKE HEXl I 24 1 ),HH("E7DH"j1830 ZK=U5fHO)18..0 f<EJUF:N1850 j·;":,·1 t
1&60 REI~ rt:tut CREATlû"j D' 1 FICHIER BINAI RE DES MESURES tU'" it
1870 REM Tt*tt.Ttttfttttttttttttttttttt•• t.ttltttttttttttttTt'tt
1580 sua FIChBIN16':10 PRliiT "pûUfl ~UVER LES PlESu:iES TAlJEZ S~VE WÛl4l EDOO EDFA "ISOO INf.'UT A~
1'310 EXEC,A$1920 RtTURN1930 ENDIS40 REM 1-
1~50 REM ttttt- TE~PDRISATlrn~ tttttttt
1%0 REl'! ttttttt-t-thttttU'tituttUtt
1970 sua TWOR1980 T&ù='O=501S90 TEHPO=TEMPD-l2000 IF TEMPO(lO THEN 19902010 RETURN2020 REM tttttt-tt***t**ttt-ttttttttttt..tt*tttt
2030 RfPl tt LECTURE DU FICHIER I~ESURES tt
2~ ~1 trtttt-tttttt~tttTtt*ttttttttt~~ttt~t~
2050 REM sue LECFI2060 PRINT"POUR LHlE TAPEZ DLOAD (NOM> "2070 INPUT Er.20&0 EXEC,Bl2090 LPRINT CHR$(31)2100 EXEC,"P DATES"2110 LPRINT CHR~(28)
2120 OPEN "O. PRINT. SYS" AS 02130 PRlln~o, u ----------------------------"
'::1~û I='RINTil0," U GEl\t 1 GEi~E U SAlT 1 bAH PUISSflNCE EN3IJLE!LLE/ct8H "2150 P~INTill), "-----------------------------------------.•---------------------------••--.•------------------"21~0 FOR K=O TD 255 STEP 52170 I=A&Sl(~'EEj{(60672tKlt.15t.25-1'3. 84») tl.I9'14:PRINf I.;SINb"~lIl1. j ", Ii218u PfdNT" "i21'30 U=ABS (PEE/{ (60672+K+I l~. 76125-99. 22») ~ 1. 035:PRIIH USINS"ltill.I", Ui2200 PRINT" "i2210 10= (PtEK (60672+/{t2l +.15525-19. 84) t1. 057:PRINT USII~G·'llliw. "', lOi2220 PR!~T" "i2230 V=A&S( (PEEK (&0672+K+3) t. 4725-60. 01 li :PRINT US WG" lin. t", Vi2240 P~IrH" "i
-125-
2250 E=ABS( (PEEK(6ù672tKt4ltll. 718-165û)) :PRINT USING"Hvï", Ej22tiO P=UII2270 PRINTiO, USINli"lljjfll.Il~" 1U, l, 'V,lû, ~', E22&0 PRINT22~O R~=WCH,((}): R8'l IF f<$OCHK~(ûJ Th~N STOP2300 NEXT K2310 a.OSE 02320 IF F=3 THEN 602330 RETURN2340 KEI~ tHt:ETALOrmflGE DES 'VOIES ilE MESURES""2350 REI~ tttt-'uHhttUnnttuuhtTutuuHu2360 PRINT CHR$(12)2370 PHINT CHR$(27l jCHR5(50123&0 CUR50R 5, '3:PRINT" ETALUNl'ii1GE DES VOIES DE l~fSURES "2390 PRINT CHR5(271 jCHR5(5212400 CUilSOR 8, 12410 PRlNT" 1. COURAlH GENERATEUR "2K"Ù PRIIiT"2. TENSION GENERATEUR "2430 PRINT"3. COURANT BATTERIE2440 PRHH"4. TENSION BATTERIE2'1S0 PRlNT"5. ENSOLElLiE~IENT
2460 PRINT"f.. RETOUR AU fIlENU PRINCIPAL Il
2470 PRINT:PRINT2'1BO PRINT CHRj(271 ;CHR~(50J
24'30 Il~'lJT" ENTREZ LE NU~[Rü [iL Ul VOIE DESIREE ",D2500 IF DI6 OR D(l THEN 2~9ù
2510 ON D GOTO 2530,264û,2750,266û,2'370,bv2520 ~'RltH CHR~(27J ;CHR~(521
2530 nE!'ItttCOUR~H 6EUERATEUR2540 INPUTlotapez le rlOGI du fichl.:r", &.2550 OPEN NEil bi AS 1cc~û FOR J~=l TO 20 STEP 12570 INPUT "ret", REF2580 CAlL INIT259ù CALL COUR~~T
2boo PRINT j1,REF:PRINT 'l,COUR2610 NEXT J~
2620 CLOSE 12630 GOTD 30802640 R~tf*TENSION GENERATEUR2€.50 INPUT "tap~z le no.1 du t ich ier" ,~~2660 OPEN NEW &$ AS 12670 FOR J~=l TO 20 STEP 12CaO INPUT "'Vref",REF2t.90 CALL INIT2700 CALL TENSGENE2710 PRINT ï1,REF:PRINT .1, TENS2720 NEXT J~
2730 CLOSe 12740 GOTO 30802750 REM~T*COURANT BATTERIE2760 INPUT "tapl:z le rlOlll du flC'hler", Bt2.770 OPEN NEil B~ AS 127BO FOR J~~1 TO 20 STEP 12730 INPUT "Iref",REF2800 CAlL INIT2810 CALL COURBATT2820 PRINT il,REF:PRINT .1,I8ATT2830 I~XT J~
-126-
( ailiunur: R2 (spac.;) 1,ILmu ""j CH~1-(j5é.);· dB:in\lt' Hl
.::EI~O CLose 12il50 GOTù 30002060 RENtt1 TENSION bATTERIE,g70 INPUT "tapez le r,Ciil ou fichier''',8$2860 O~'EN tlE~ B$ AS 126SV FOR J)\=l TG 20 5Tt.P 12'j00 INPUT "Vl'ef", REF2'310 CALL HHT2920 CALL TENS&ATT2'330 PRltH lil, REF:PRINT 1I1,UbRTT2'340 NEXT J~
2~50 CLOSf 129~v GOro 3v802'370 REMtnENSûLtILLE~iEiiT
2'380 INPUT "tap~z le TlOlu du ficlller",!J$2590 OPEN NEW &~ HS 13000 FOR J:(=l ra 20 STEÇ' 13010 INPUT "Vref",REF3020 cru INlT3030 CALL ENSOL3040 PklNT 1i1,kEF:PRIIH ill,H~SOL
3050 NEXT J:(3060 CLOSE 13070 GOTO 30803060 lt'iPUT"VOULEZ-VDuS TRHCER LH COURBE O/N" 1 H~(dO IF Z~;"v" OR Z$;"O" TIiEN 33'503100 GOTe 23403110 EI'iD3120 RE/'l UHt MODE r.ANUEL UiiUtttt
3130 REM tiit~ttttttit.tttttt ••*ttttt
3140 EXEC,"GET CO~:FICH1"
3150 PRINT Cr.R$(12l3150 PRINT CHR$(21)3170 CAU. WlT3100 CALL AFFl3190 PRINT CHR~(27) iCHR$(5013200 CUfiS:Jil ~,10:PRltH" l'IODE ru~'I,jt:L - TEST DE H.:lCHEURS "3210 CUiiSüR 2l,2:PRlIIT" ) ii'J91"~llt,, 1<23220 CUR50R 22,~:PRINT Chii$(l:t>' j" iluGiIlt?nte RI:~~3() Pfillù Cl\li~im jCHR1-(52)32~O GALL MESUr~
3250 1iHJ:'2=33261) IF ii~02' );) GR RA~'2 (47 ThEN 3270 ELSt 33253270 POKE HEX ("ECSE," J, H;'iP232aO CALL COI/IAND23285 CALL TEp~üR
32~0 CALL MtSUfŒ331)0 l\AP2=fihP2tl :POi\E HEX ("ECBb'I), liA':'233..!.ù GOTD 32ô03325 CALL F1JHBIN3326 GOTO (.(1
:mo ntC, "NOW3~0 END3350 REM ti.. Tr.ACE DE COURBES ittttttit
33&0 REM tttttttttiltrt •• ttttttttttttttt
3370 PRINT CHR$(12J3360 PRINT"CEfTE OPERHTlO(~ NêCESSITE LE &kiiliCHë.!'IENr li' 1 Tilil..E TiiACi-il'm"3.ï9ü CURSOil 5,9:PRINT" mHeE DE COURBES "3'100 CiJRSO~ 8, 1
-127-
3~ 10 1Ji<INT" 1. l R~;cE UiJhl j:: h UI:lIiII l't:i l "
3.. 20 f>HINl"2. liit!CE l['rlJT:i l Jtin fT ri:f l "
3,,~0 ~'R1Nl "3. TltACE VGéNf> j 1VS8~ë rt: f} "
31 ..0 PRIIW'I. TRACE IGEr~=f IIGENE l'efl "
3~50 PRI/n'S. TRHeE ENSOL=f lENSOL ref) il
3;60 PRWr"b. RETOUR AU l'(!,J PHHiCIf.';il.. "3~70 PRINT:PRINT3..&0 PRINTCHRi(27ljCHR,(5013490 IliPUT " t:tHf<E2 LE liul'lERO DU TR~~CE DESI RE ", T3~00 PRINTCHR1(27} ;CHR~(52l
3510 IF Tl6 OR Til THEI~ 3'1903520 ON TGOrD 3530,4140,'t3dO, ..560,4780,~03520 LPRINT"in"35-t0 LPRINT"sIJ3"3550 LPRINT" "1" 0,0"3:t,() LPRINT'c::a 0, b20"3570 LPRItH"dél 2SVO,1920"3:;80 1IJ11INr"d" 25v0, 0"35'3v LPlilNT"da 0,0"3600 LPRINT"slJl"3610 LPRINT".l<i <='00, 150":i.2u LPfH/H"c.r"3630 LPRINT"TL 2v,v'3c,ifO LPRINT"AX 2, 1600,3u, 1" : Lf.'lUNT"ho"36~ LPRINT"Hx 2,IE.UO,E, l,v,30,50, 1"3660 LPRlNT"si 50,50"3670 LPRINT"aro 10,0,1500"3U!0 LPRWT"I'c"3590 LPRINT"iiO"3700 LPRINT"~i<l 0,1630" : LPHINT"la IIAlIlp."3710 LPRINl"liQ"3720 LPRIrWAX 3,22.)(1,30,1": LPilWT"hù"3730 LPRIIW'~IX 3,2200, t., O. 0,30,50, 0"3740 LPRINT"si 5v,50"3750 LPRINT"di -900"3760 LPRIN'C"à/a 10,2200,0"3770 LPRINT"rc"3780 LPRINT"HO"3790 LPRU,T"lllil 19:;0,30" : LPRINT"J" V/volts"3dW LPRINT"HO·2810 ItlhJT "tapr:z le nOh\ du ilchier'·,C~
3820 OPEN OLD Cl AS 1383V LPRINT"sp2"38~ K%=O:J=O:K=O:L=O:M=O:R2=03850 FOR J~;l TO 20 STEP 13860 IwUT Ill,X: I1iPUT Ill, y3a70 J=JtX ;1\=l{tV: L=LtX"2:N:;pjiY'2: R2;:;R2tXtY;)660 LPRJNT "WI1" jXtllOj"," ; ya61)
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3~20 CLüSE 13930 LPRIrH"no"39'1(J N=203'~jO ~= lNtÎt2-i{*J1/ (I~tL-J"cl::;S6û A= (K-fltn /1'13970 A=I1Hl llh 100(0) t. 5)/ 1000(/3~bO B=IHT(lb-lùOOO)t.5)/lOùOO3~50 LPRINT·I~il 215, 1500"
-128-
~lIJO i.PR1NT"lù t PviT,tS 00: '"(;05ur('''4,:ilO LPRItWtllJ 215,1'100";020 LPIW~T"Ia - Droite de n·grec..sion dl équatHJfI ,"4030 L~·RINT"I.l" 215,1300"~040 LPRINT"Ia Flx)=";B;"H t";~
4050 LPiWWI'..;·"4060 FOR P=O TO 20,,070 U:'RlIH"ùR" i P*110;", "i W~PtHi .60,,030 NEXT P"O'JO LPRINT"ho"4100 LPiWWI~" IllJu,-12v" : LPlllIH"j;; rlgurt: 2.1"411ü LPR1NT"hû"4120 INPUT"vouiez-vou:; trê>cer dl autres courbes C/l~ '" lU4130 IF lU;:"ù" OR Zl~="O" ThEli :mo ELSt: GO41'10 LPRIIH"ir,"4150 LPRINT"w,a 12üv, <j'],)"41bO LPRIIH"or"1t170 Lj:okINT"AX2,SOO,2l\ li, 0, 2\1, ~(I, 1"4180 LPRIHT"HÛ"41 SO LPRINT"AX2, -800,20,0,0,21),50, 1"4200 LPRltWHO"4210 LPIHNT"~G,110v, 2ù, 0, 0, 20, 50, 0"1t220 LPRINT"HO"4230 LPRINT"AX3,-llùO,20,û,O,2û,50,û"4240 LPRINT"hO"4250 INPUT "tapez 11:1 Tlord du flcnli:r",C-'4260 OPEN OLD C$ AS 14270 LPIWW;;p]"4280 k~=O
't290 FOR J~=l TD 20 STEP 14300 !t~UT ïl,X: INPUT il, Y'1310 LPRI/'H "o.."jXtIIVj". "jYtbv4320 K~=i\:4t2
4330 NEXT J'j,4340 CLOSE 14350 L~'RWT"llO"
4360 II~UT"voulitZ-v"us tracer' d'autres courbes 0/1'4 ",la42.70 IF Zl~z"o" on Zl$:/iO' ThEN 3370 ELSE 60~3lÎQ LPiUiWin"43<j0 LPRIIiT"ma 200,1/,0"4400 LPRINT"or"'1410 LPllIlWAX2, lèOù, 20, 0, Ci, 100,50,1"1;420 LPRINT"iiO"4430 LPRINT"AO, 22UO, 20, 0,0, IUO,50.0·4440 LPRINT"MO"4450 1l-i'UT "t "pez If: TII;la du f ich ier/l, C$44~O GP8~ OLD C$ AS 14~70 LPRItH"sp3"4480 I{"",O4490 FOR J~=1 TO 20 STEP l
4500 It~iJT iil,X: IN;:'UT .11YiSIQ LPRINT "da"jXa-ll0j","ihbO4520 Ki\:r\~·t2
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-------------------------------------------- ---------------------------------------------85.71 0.47 40.28 84.90 0.47 39.9085.71 0.47 40.28 84.90 0.47 39.9083.29 0.47 39. 15 83.29 0.56 46.6481.67 O. 75 61.25 82.48 0.65 53.6180.86 1. 03 83.29 8Q.86 1.03 83.2979.24 1.21 95.88 80.05 1.31 10'1.8778.43 1. 31 102.74 78.43 1. 49 116.8676.82 1.5'3 122.14 77.63 1.68 130.4275.20 1.77 133.10 76.82 1.% 150.5773.58 2.05 150.84 75.20 2.05 154. 1671.16 2.15 152.99 74.39 2.33 173.3367.92 2.33 158.25 71.16 2.52 179.3264.69 2.43 157.20 70.35 2.71 190.6559.84 'J C':.. 150.80 67.11 2.80 187.91.... ~~55. 79 2.61 145.61 63.88 2.99 191.0051. 75 2.61 135.07 59.84 2.99 178.9247.71 2.61 124.52 55. 79 3.17 176.8544.47 2.71 120.51 52.56 3.27 171.8740.43 2.71 109.57 48.52 3.27 158.6638.01 2.71 103.01 45.2d 3.27 148.0735.58 2.71 96.42 42.86 3.36 144.0133.15 2.71 89.84 39.62 3.36 133.1230. 73 2.71 83.28 37.20 3.36 124.9929.11 2.71 78.89 34. 77 3.36 116.8327.49 2.80 76.97 33.15 3.45 !l4.3726.68 2.80 74. 70 30. 73 3.45 106.0225.07 2.80 70.20 29.92 3.45 103.2223.45 2.80 65.66 28.30 3.45 97.6320.Z2 2.80 56.62 26.68 3.45 92.0521.02 2.00 58.86 25.07 3.45 86.4920.22 2.80 56.li2 24.26 3.45 83.7019.41 2.89 56.09 22.64 3.45 78.1118.60 2.89 53. 75 21. 83 3.SS 77.5017.79 2.89 51. 41 22.64 3.55 80.3716.98 2.89 49.07 20.22' 3.55 71.7816.17 2.89 46. 73 19.41 3.55 68.9115.36 2.89 44.39 18.liO 3.55 6li.03 .15.36 2.89 44.39 17.79 3.55 63.1514.56 2.89 42.08 16.98 3.55 60.2813.75 2.89 39. 74 16.98 3.55 W.l813.75 2.69 39. 74 16.17 3.55 57.4012.94 2.89 37.40 15.36 3.55 54.5312.13 2.8'3 35.06 14.56 3.55 51.6912.13 2.89 35.06 14.5li 3.55 51.li911. 32 2.99 33.85 14.5li 3.55 51.6911. 32 2.99 33.85 14. SE. 3.55 51.6911.32 2.99 33.85 14.56 3.55 51.6911.32 2.99 33.85 14.56 3.55 51.69
-137-
ENSOLEILLEMENT: 530 101/102 ENSOLEILLEMENT= 620 W/rD2
--------------------------------------------- ----------------------------UGENE 1 GENE PUISSArlCE U GEliE 1 GE~ PUISSANCE
--------------------------------------------- -------------------------------------------_.84.10 0.47 39.53 84. 10 0.56 47.1084. 10 0.47 39.53 84. 10 0.56 47.1083.29 0.65 54.14 82.48 0.56 46.1981. 67 0.84 68.60 80.86 0.84 67.9282.48 1. 03 84.95 80.05 1.03 82.4580.05 1.21 96.86 79.24 1.31 103.8079.24 1.40 110.94 78.43 1.49 116.8677.63 1.77 137.41 77. 63 1.87 H5.1776.82 2.05 157.48 76.82 1.96 150.5776.01 2.15 163.42 76.01 2.15 163.'t275.20 2.33 175.22 74.39 2.34 174.0773.58 2.61 192.04 73.58 2.61 192.04
71. lE. 2.82 200.67 71.97 2.80 201.52
69.54 3.08 214. 18 70.35 3.08 216.6867.11 3.17 212.74 68. 73 3.27 224. 7567.11 3.45 231.53 &7.92 3.55 241. 1263.BB 3.64 ":J':'':) "",:, 65. ~j(l 3.73 244.31
~lJ".,", ...
61. 45 3.64 223.68 64.69 3.92 253.5859.03 3.83 226.08 61.45 4.11 252.5654.99 ~.Ol 220.51 61. 45 4.29 263.6251. 75 4. 11 212.69 5E..60 4.48 253.5748.52 4. 11 199.42 54. 18 4.57 247.6046.90 4.11 192. ·/6 50.94 4.67 237.6942.86 4. Il 176.15 46.90 4.67 219.0240.43 4.20 169.81 45.28 4.67 211.4636.01 4.20 159.64 42.66 4. 76 204.0136.39 4.20 152.84 40.43 4. 76 192.'t531. 54 4.20 132.47 38.61 't.65 168.2330. 73 4.20 129.07 .:31.20 4.85 180.4230. 73 4.20 129.07 34.77 4.85 Ib8.E.32<3.92 4.29 128.36 33. 15 4.85 160. 7628.30 4.29 121. 41 31. 54 4.85 152.9726.68 4.29 114.46 29. 92 4.85 145.112::i.88 4.29 111. 03 28.30 4.85 137.2525.07 4.29 107.55 28.30 4.85 137.2523.45 4.29 100.60 26.68 '1.95 132.0722.6'1 '1.29 97.13 25.88 4.95 128.1121.83 4.39 95.83 24.26 4.95 120.0921.02 4.39 92.28 23.45 't.<j5 116.0820.22 4.39 88.77 22.64 4.95 112.071'3.41 4.39 85.21 21.83 't.95 108.0618.60 4.39 81.65 20.22 't.95 100.0917.79 4.39 78. 10 20.22 4.95 100.0916.98 4.39 74.54 19.41 5.04 97.8316.98 4.39 74.54 19.41 5.04 97.8316.98 4.39 74.54 19.41 5.O't 97.8316.98 4.39 74.54 19.41 S.04 97.8316.98 4.39 74.54 19.41 5.O't 97.83
-138-
ENSOLEILLEMENT= 730 W/~2 ENSOLElLLEMENT= 8~~ W/~2
--------------------------------------------- ------------------------------------------_.UGENE l GENE PUISSANCE U GEI-E l GENE PUISSANCE
--------------------------------------------- -----------------------------------00.05 O.~ ~4.83 76.82 0.47 36.1180.05 0.47 37.62 76.82 0.47 36.1178.43 0.56 43.92 76.82 0.56 43.oa78.43 0.84 65.88 75.20 O. 75 56.4077.63 1.03 79.% 74.39 1.03 76.6276.01 1.31 99.57 73.58 1. 21 89.0375.20 1.49 112.05 72. 77 1.21 88.0574.39 1.68 124.98 71.97 1. 68 120.9174.39 1.96 litS.BO 71. 16 1. 87 133.0772.77 2.12 154.27 71.16 2.15 152.9971. 97 2.33 167.69 69.54 2.24 155.7771.16 2.61 lBS. 73 68. 73 2.33 160. 1470.35 2. 7t 190.&5 67.92 2.80 190.1869.54 3.08 214.18 bu.31 3.08 204.2367.92 3.27 222. 10 66.31 3.08 204.2366.31 3.55 235.40 &5.50 3.55 232.5265.50 3.83 250.8& 63.07 3. 73 235.25bJ.88 4.01 256. 16 62.26 4.01 2-\9.6663.07 4.29 270.'Sl 61.45 4.01 246.4160.65 4.48 271.71 59.84 4.48 2éa.0859.03 ~.48 2E.4.45 59.03 4.95 292.2057.41 4.82 276.72 57.41 4.95 264.1855. 79 5.13 2ll6.20 56.63 5.23 296.1753.37 5.23 279. 13 54.18 5.41 293. Il50.94 5.32 271.00 52.56 5.51 289.6149.33 5.41 266.8B 50. 13 5. 79 ~.25
46.09 5.51 253. S6 4B.52 5.97 289.6644.47 5.51 245.03 46.09 6.16 283.9142.05 5.60 235.48 43.67 6.16 269.0139.62 5.69 225.44 42.05 6.25 262.8138.81 5.69 220.83 39.62 6.25 a47.6236.3'3 5.69 207.06 38.01 6.35 241.3634.77 5. 79 201.32 36.39 6.44 234.3533.15 5. 79 191.94 34.77 6.44 223.9232.35 S. 79 187.31 33.15 6.44 213.4930. 73 5.88 180.69 31. 54 6.44 203.1229.11 5.88 171.17 2'3. Il 6.53 190.0926.68 5.88 156.88 29.11 6.53 190.0927.49 5.88 161.64 27.49 6.53 179.5125.88 5.88 152. 17 26.E.8 6.53 171.2225.07 5.B8 147.41 25.07 6.53 163.712~.26 5.88 142.65 24.26 6.53 158.4222.64 5.88 133. 12 22.EA 6.53 147.8421.b3 5.97 12'":1. 13 22.64 6.53 lIt7.8421.83 5.97 130.33 22.64 6.53 147.8421.83 5.97 130.33 22.64 6.53 147.8421.83 5.97 130.33 22.64 6.53 147.M21.83 5.97 130.33 22.64 6.53 147.84
-139-
ANNEXE 2
-140-
~ UNA lU" • l'''U9''' 1"1' "",
u~<Il
.•E
,--t-+-+---t-1-r-;'--r- . -t-- _.
200 ~+--+--+--t--t----t---r---;--r-- r--- ---+-+-+--+-4-t--\!-.-+-t-1-+-+-+--t--t--j--11\t-+-+--t--t--I--t--l--+--+---lr--+--t-+--t--t--Hl-+-;--+-ll-r--r-r-r--r-r-r-,\r--+--t--r--+--+--t'--r-+--+---t--t--t-+-r-+-t-t-ti-+--t--t--r--t-t---1;--r--t-oot-""1
f-t--+-+--t--t----t---t--t--t--r--t-t--r-- -- \ .-t--+--t---t--+-1--iI--+--+-ooj-----f
'00 1---I-+--+--+--+-+--+--+-\--~.-r-.,-+--~--+--+-1tH__+-1r-\--+-+--l--+--r--+--11 1
, - .. "-- '--+-+--i!--r--
rt-,H-+--+-.-t--t--t-- t--t--t -+-0~---:-2-~.-1-~6.......~,--"-~,0::--"'""'-:':':-2--'---:l''4:--l--:-I~1l - ...,;o\-Il......~..(/--'-:2;";,-2......-:!",2.:---1--::2"".....~;Z.VlJ VO~ 1$ )
FIGURE 11/
Zono do çOlllrointo thormlquo du modulo .BPX47A.
10 lomporQturo o"olnto (tl) por 10 çollulo portlollomont
mo.quel. Olt rolotivo à tomb;: 4S .C
-141-
5)' MOTOROLA BUV21
~oo VOLnZ~O WATTS
40 AMPEnES
NPN SILICONPOWER
METAL TRANSISTOR
L
Ch,rtcl.rhlil:
SWITCHMODE'" SERIESNPN SIL.ICON POWER TRANSISTOR
• H;~n DC eurrcnl 9~in:
HF Emin. " 20 QI le = '2 A
• Low VCEI"l). VCEI •• ') m'~. = 0.0 " ~l le ~ BA
• V~ry f~illViitehino lim."TF max. = 0.'1 .u, al le " iS A
Til. "MAL CHARACTE ~ISTICS
MAXIMUM AATINGS
f'hlln; Syrnbal V,hl' Un"
CIo>j!,';lor·EmIUtf V{,llllll~f11 VCEOI>"~~ ':!\I(J Voc1----
ColI,çlClr·iJllIu' "011 ..... YCiJO 'l!:,) v,,,(rn'tI.,·th.. VQhà\,'1l Ve f!(1 1 \il)(
CO'I"lo,·Emi"., 'IO'\O\l' (V UE '" - \.~ VI "CEX '2~O '10'
Cull"tOf-€min",r V~7,. 'RDE ;; lOOn) VCEH ',.10 VOc
COII'I:'tOr·Cwrr'n1 - 'Ol111{IW,;)W' 't ..~ Au,- P.... II)Y'I'< 10 mal 'C", ~o A~""
b.n",·Curren\ continuo",. lU a "'"TOI.I Po...., e.uipllioo@TC = '2~·c PI) lLiO W'IU
Oper.tinv .nd S\or~ Jvnc\lon TJ. r"W ,ç-TomPt;r'h"r. A.m~ ··GS 10 2VO
.. ta U,Je.. r'-W'UAlu", l'"tl
Sl Hl 1".11 1 14S1
, Uttln(jIII
'"'Il. COUIClOA
CAse IgHIl"'DelfiEO TO ~
....... ---------_....
-142-
MOSPOWER
TO.. 204AA
rD· 204AA
l.iD
For AdditlOnal ClHVCS
Sue Section 5: VNOE 10
liH
IHF 1] 1
PRODUCT SUMMARY
__N~'~l:I~~_ T_~~.~_ r~~~~~"_i__p_aç_k_a_g._
InF 130 100 0.18 rO-204AA-----rO-·204AA
rO--:lO~/li, 1TO-J'
P,N 1 - Ga,"
PIN:! •. S"J\JtCl'
C/... SE - 01,'11.~~
U0Tl\)MV:t::y'\f
APPLICATIONS• Switching Regulators• Conyerters• Motor Drivers
30 IV
,~ 1':>,.\(1 :\('1
\'11 Où ;'Ii' C... ,.. -....._---
.ù)) 1 .fJJ:J W/' C
·5~ To 1~~--[' ~:~-~o~~~·_;---, ~---JOO .. -;~~---T . C
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1
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Junçllon lU eJH'
J~n'ltQn IQ
Amblelll
PD'" TC' 25' C
~D \il Tc: 100'_'-_
Sloroltlll Twmp~(.tl\,jrd R",'l~I'.-------.---...----.. ···T
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AcllVC Rcgion Powcr Ocrullng
III
0.1 ~..;.;;.""-..:.;;.;.;.. .l_..L. _
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Vos'" OHAIN SOUHCt; VOL r AG ( l'VOL T:i'
----_._--------- - .. ---- -_. ---_.
-143-
~.
~lEfV1'S NEW CURRENT SENSOR SERIES l T/.. . "(TRANSFOSHUNT) .
".,
:..For the eleclronic (isolatedJ measure of AC, OC and pulsed current.Wilh a fixed ratio, (ha LEM sensor generates a currenc prQPortiolla! to (ha primJry currenr. This newseries has been developed for industrial applicatÎons: elcClric mOlor drives, power supplies. powerinverters, choppers. inaustrial contrais, baltery chargers, etC.Thousands of LEM sensors are working on trains, subways. boats. planes and difficult industrialapplications providing : .- fiability and accurilcy better than 1 % of IN within tempe rature - 25 ta + 70 'C- linearity > 1 %0 up to Imùx.
bandwidth 100 kHz
LT 1OO·p : Céln be mountcci on prllllmC:éJsure Llp tù 1: 100 Ailperturc: 0 10 mmisol"lion 3 kVcurr~nl ratio 1:1000
LT 500-5'léJtf;U 500 A rnCéJ5ure up 10 :1: 1000 A ~~ûk
éJpCflure vj 25 mm.':;Uiiil,üll G kVC,HIt;nl rlllio 1.5000
LT5üO-T':;i,fTlC J5 LT SüO-S t)ul Wllll
prln1 ury coppQr barIll(:,:5ur8 ur 10 j: 700 Ac;orJ!;'-I\JoU'::; DC curri::nt, ± 1000 A p.:;akISol,Jlion f.j kV
Of 'e __ .c,S'Mm.M'•••,·-.....SWtt:t _ ....
LT 1OO-S : meaSlHC up to 1: 200 Anpcrturc 0 15 mm.isülJtlon 5 kVcurrenl ra[IO
option
LIAISONS ËLECTRONIOUES
MËC.I\NIOUES S.A. GF.NËVE
CHEMIN ou PONT-DU·CENTENAIRE l40CH·1228 PLAN·LES·OUATES 1 GEr'IEVETEL. 022. 71300l TEL.EX429422lomeh
± 15 V ± 5 % ± 1 % of IN
±12à±18V »oP. ,~" ~ 1R \il ..... -.4t .. '
~~ ~ ~ t~ ~t ~4 ~ li~: 1El ~ ~ f:4 V ± 0.5 % of fN '
o :t 1~ ~ ± ~4 vI»
11
- Ru tcdMcasuring CurrentMODEl' current
IN rango ratio
LT 100-? 100 A ± 100 A 1 : 1000LT 100-S 100 A ± 200 A 1 : 1000LT 1OO-S 1 100 A ± 200 A 1 :2000LT 100-S2 100 A ± 200 A 1 : 2000LT 500-S 500 A ± 1000 A 1 : 5000LT 500-T 500 A ± 1000 A 1 : 5000
Outputcurrenl
mcasurc
± 100 mA
± 200 mA
± 100 mA
i!; H)ê mA± gQG mA:1: 200 mA
Inte~nàlrcsistancc
300
250.60'0
êê ~
§§ ~
80 [)
Powersupply
~', .:,U'...:~..... :.', lo
Accuracy
-------------- ~-------__• •• _J
----- -- (\~-_._._.--+I1
:.. .."Q...~-~Q..,i '[1 1 1
-~ .@..~ ·--·-·----·r+ M •
Nc.==", .\. r;f- l'l
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1
1__----'-7"-0---t,l,1 1
l T 500-SLT 500-T
...... ~
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DIIVIENSIONS
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l' '\:ONNECTIONS
al !V1easuring of bi-directional current
+ U power suplJly
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- U power ~upply
Any measuring resistance can be choosen takinginto account that the total voltage drop,measure + internai voltage drop (see internairesistance value) should be lower thanthe voltage of power supply(RM + Rinl.) X lM ~ U power supply.
Q.OUxcQption_; Type LT 100-PMeasuring resiswnce should be 100 0 minimum(lO V measure for 100 A)
bl For uni-directional measuresee detailed technical data sheet
-145-
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1 1 1 0 Lec1.1t dei poid1Corli (So:\. du campi"" 11 1 1 1 1....:,." dei po,d. r.iblco
(C) Adressage des
registres
(b) Registres de contrôle -146-
TI MER 68 110