Annexe
I. Structure utilisant uniquement un onduleur
a. Structure à onduleurs de type
"String"
En fonction du courant et de la tension
désirés, le branchement des onduleurs "string" sur un ensemble
des panneaux photovoltaïques connectés en série ou en
parallèle peut être réalisé. Pour ce type
d'onduleur, si la puissance produite est élevée, la connexion de
plusieurs onduleurs en parallèle côté alternatif est
possible. Cette technique permet d'utiliser plusieurs onduleurs de même
nature, ce qui permet de réduire le coût de production mais aussi,
un autre avantage supplémentaire est à noter : Si un onduleur
tombe en panne, cela n'influe pas sur la production des autres rangées
des panneaux solaires, la défaillance de production concerne uniquement
la rangée défectueuse [13].
Aussi, l'onduleur "string" nécessite une seule connexion
en série (cf. Figure 1.c)
b. Les onduleurs modulaires
Concernant les onduleurs modulaires, chaque module
photovoltaïque possède son propre onduleur (cf. Figure 1.b).
Grâce au caractère modulaire des onduleurs, les systèmes de
ce genre présentent l'avantage d'être facile à l'extension.
Cependant, l'inconvénient de ce type de système reste le facteur
coût [13].
c. Les onduleurs centraux
Utilisés pendant longtemps par des systèmes
photovoltaïques connectés au réseau, les onduleurs centraux
(cf. Figure 1.a) sont synchronisés au réseau électrique.
En effet, ils incorporent des caractéristiques permettant de surveiller
la tension, la fréquence et d'isoler le système
photovoltaïque en cas d'absence du réseau. Pour sa conception,
certains fabricants utilisent un transformateur (cf. Figure I.2) pour assurer
la séparation galvanique avec le réseau électrique, ce qui
permet l'isolation des panneaux photovoltaïque du réseau. D'autres,
pour des raisons d'amélioration du rendement (~2%), n'utilisent pas un
transformateur pour la séparation galvanique (figure I.3) [13].
Cependant, ils veillent à ce que le câblage des panneaux soit fait
avec munitie pour éviter tout problème de contact direct avec le
réseau.
Figure 1 : Configurations des systèmes
PV utilisant uniquement un onduleur [15]
Figure 2 : Onduleur en pont sans convertisseur
DC/DC - avec transformateur BF [16]
Figure 3 : Onduleur en pont sans convertisseur
DC/DC - sans transformateur [16]
Dans ce type de structure, les modules PV sont
raccordés en entrée de l'onduler central qui, constitué
d'un pont des transistors IGBT, convertit la tension continue en tension
alternative en utilisant une commande appropriée. L'inconvénient
majeur de cette configuration est l'arrêt de production d'énergie
immédiat en cas de problème survenant en amont de l'onduleur.
Aussi, serait-il avantageux d'insérer un filtre à la sortie de
l'onduleur pour éliminer les harmoniques de haute fréquence en
vue d'obtenir une onde qui s'approche plus d'une sinusoïde [5].
2. Structure à bus continu
intermédiaire
Les systèmes PV à bus continu intermédiaire
comportent trois (3) structures :
d. Structures avec convertisseur forward
Dans ce cas, le système comporte deux convertisseurs.
Un convertisseur continu/continu (hacheur) placé à la sortie des
modules PV dont le rôle consiste à contrôler le point de
fonctionnement maximal du générateur PV mais aussi,
d'élever sa tension délivrée au bus continu. Capable
d'augmenter la tension en sortie des modules photovoltaïques
jusqu'à 350 V (tension désirée), le convertisseur forward
est présenté à la figure 4 [5]. L'usage donc d'un
transformateur pour la connexion au réseau n'est pas
nécessaire. Pour la conversion continu-alternatif, un onduleur central
réalise cette fonction.
Cependant, ce montage possède des inconvénients [5]
qui sont :
y' La capacité doit être relativement grande, en
raison des ondulations du courant en sortie du module,
y' Le bus continu supportera un signal en créneau qui
induira une grande émission d'ondes électromagnétiques et
éventuellement des pertes de fuites ; l'induction du transformateur
compris dans le convertisseur générera des pertes de fuites.
y' La tension élevée qui traverse le bus continu
réduit la sécurité du personnel d'entretien.
Figure 4: Convertisseur de type forward
alimentant le bus continu [5]
b. Structure avec un convertisseur de type
flyback
Ici, La tension du générateur PV passe par un
convertisseur DC/DC composé [5]:
? D'un convertisseur flyback qui convertit le courant continu
(DC) fournit par les panneaux PV en courant continu avec un niveau de tension
désiré en utilisant la technique de modulation de largeur
d'impulsion avec la fréquence de découpage de 16 à 20
kHz.
? D'un transformateur HF qui augmente la tension à un
niveau de tension nécessaire pour l'onduleur et assure une isolation
galvanique.
? Enfin, d'un pont redresseur qui transforme le courant
alternatif HF en courant continue.
Après filtrage, un pont des IGBT convertit ensuite le
courant continu (DC) fournit par le convertisseur DC/DC en courant alternatif
(AC).
La particularité fondamentale d'un convertisseur
flyback (cf. Figure 5) se situe au niveau du transformateur qui agit comme
l'inducteur principal. Cependant, l'inconvénient du transformateur est
qu'il génère des pertes et augmente le coût de
l'installation.
Figure 5 : Structure avec un convertisseur de
type flyback [5]
c. Structure avec hacheur et onduleur
La figure 6 représente la structure avec
hacheur-onduleur. Le hacheur a pour rôle d'élever la tension en
sortie du panneau photovoltaïque jusqu'à 100 V
délivrée sur le bus continu. A cause de la résistance de
l'inductance, il est difficile pour le hacheur d'élever plus de 4
à 5 fois la tension en sortie des modules photovoltaïques pour
avoir une tension suffisamment grande. Un onduleur et un transformateur sont
adjoints pour, respectivement, rendre sinusoïdale la tension de sortie
puis, élever la tension à un niveau désiré (selon
le réseau) mais aussi pour assurer l'isolation galvanique [6].
L'avantage de ce système est qu'on peut raccorder des
batteries au bus continu pour avoir un système autonome.
Figure 6: Hacheur Boost avec onduleur central
[5]
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