Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 12 : Modélisation des auxiliaires
Guidance

A l'échelle de temps "macroscopique", les convertisseurs électroniques ne peuvent pas accumuler des quantités significatives d'énergie. Le modèle macroscopique est donc un modèle "instantané" (mettant en relation seulement des grandeurs relatives à chaque instant séparément).

Le rendement des convertisseurs est normalement proche de l'unité (de l'ordre de 90%). On a donc la relation approximative

u₁ i₁ = P₁ » P₂ = u₂ i₂

Cette relation montre que, si le rapport des tensions est fixé (ce dont se charge ordinairement le régulateur associé au convertisseur), soit

k = u₁ / u₂

les courants sont approximativement dans le rapport inverse

En fait, pour connaître avec précision la relation entre i₁ et i₂ , il suffit de calculer les pertes du convertisseur. La relation ci-dessus devient

u₁ i₁ = u₂ i₂ + pertes

donc

i₁ = (1/k) i₂ + pertes/u₁

Lors de la simulation de l'ensemble de l'installation, la seule caractéristique que l'on considèrera en général est le rendement des convertisseurs (auquel on devrait normalement ajouter l'estimation de leur durée de vie).

Le modèle du convertisseur se réduit à un modèle simplifié de ses pertes. Après avoir éliminé i₁ et u₁ de l'expression des pertes en utilisant les relations ci-dessus, l'expression des pertes comporte traditionnellement trois termes :

• un terme indépendant du courant i₂
• un terme proportionnel à i₂
• un terme proportionnel au carré du courant i₂

Chacun de ces termes peut encore être fonction de u₂ . Si la fréquence interne de fonctionnement du convertisseur peut être choisie par l'utilisateur (ou par le régulateur si elle n'a pas une valeur fixe), chaque terme peut encore être considéré comme une fonction de cette fréquence.

Nous verrons à la page suivante à quels phénomènes correspondent les trois termes ci-dessus.

Notons que, puisque le convertisseur fonctionne souvent à puissance réduite, le premier terme devrait être proportionnellement plus faible dans le cas d'un convertisseur "solaire".

Bien que les temps caractéristiques du convertisseur soient d'ordinaire petits par rapport aux temps caractéristiques de l'ensemble de l'installation photovoltaïque, on doit parfois faire appel à un modèle macroscopique dynamique du convertisseur.

Ce modèle dynamique est notamment utile pour étudier la stabilité du système en y incorporant l'effet des régulateurs, ou encore la perte de performance globale due à la lenteur avec laquelle l'ensemble de l'installation s'adapte à une modification de l'éclairement, un ordre de la commande centrale...

Souvent, la dynamique du convertisseur est due principalement aux éléments de filtrage placés à l'entrée et à la sortie pour que les grandeurs externes puissent être considérées comme des tensions et des courants DC. Le modèle dynamique s'obtient alors facilement en ajoutant au modèle statique deux corrections, l'une relative à l'entrée du convertisseur et l'autre à sa sortie, pour tenir compte du condensateur ou de la self de filtrage disposé à cet accès.

Les éléments de stockage internes au convertisseur limitent aussi la vitesse des transitoires. Il existe des techniques permettant d'en tenir compte de façon approchée [ voir par exemple l'article de R. El Bachtiri & E. Matagne].

Dernière mise à jour le 01-04-2005