Système photovoltai͏̈que autonome : étude d'une structure modulaire à gestion répartie

Stand-alone photovoltaic system : study of a modular concept with distributed communication and control units

• Auteur / Autrice : Ariane Neusser
• Direction : Dominique Lafore
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Simulink (logiciel)

MATLAB (logiciel)

Convertisseurs électriques

Chargeurs de batteries

Simulation par ordinateur

Accumulateurs au plomb

Systèmes photovoltaïques

Résumé

Cette thèse consiste en l'étude d'une architecture spécifique de système photovoltai͏̈que autonome. L'architecture est modulaire et la standardisation de ses composants est possible. Le stockage d'énergie est réalisé par des batteries au plomb-acide. Le but principal de ce travail est la gestion améliorée des éléments fragiles du système, les batteries. Pour une prolongation de leur durée de vie et leur assurer un vieillissement similaire dans le système, un nouveau chargeur de batterie a été développé. Ce chargeur permet des échanges d'énergie coordonnés par un système de communication. La partie puissance pour la recharge des batteries est réalisée par un convertisseur DC/DC. Des simulations à l'aide de PSpice et des essais permettent de vérifier le comportement du convertisseur. Des simulations à l'aide de Matlab Simulink montrent l'effet auto-équilibrant de la gestion retenue. De plus, des expériences en ensoleillement réel avec des batteries standards valident son effet réhabilitant.

This thesis concerns an innovative photovoltaic system concept, which is modular and where the standardisation of all of the components is possible. Lead-acid batteries are used to store the energy. The main objective of this project is the improvement of the battery management process in the system. As the batteries are the weak point of the system, a new battery charger is developed aiming at a longer life-span and a homogeneous ageing rate for all of them. This charger permits energy exchanges, which are co-ordinated by a communication system. We use a DC/DC converter as power electronics for battery charging. PSpice simulations and tests verify its performance. Simulations with Matlab Simulink show the auto-equalisation tendency of the chosen battery management method. In addition, an experimentation under real conditions validates the beneficial effect on the state of health of the batteries.