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Département de physique
LST : Énergies Renouvelables
Option : Technologies Solaire et Éolienne
Etude de raccordement des panneaux photov
oltaïques au réseau électrique
Réalisé par: Encadré par :
A.U 2021/2022

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2
3
4
5
6
Introduction
généralités sur les onduleurs raccordé
au réseau électrique
Etude, modélisation et commande de
l’onduleur monophasé
Etude, modélisation et commande de
l’onduleur triphasé
raccordement des onduleurs triphasés
au réseau électrique
Conclusion
Plan

Introduction
Le développement de la technologie de l’électronique de
puissance et l’introduction de la numérisation dans le domaine
PV ont permis l’évolution rapide des applications PV et
particulièrement, les systèmes PV connectes au réseau
électriques qui sont passes de quelques KW a une certaine de
MW. A cet effet, ces systèmes PV doivent répondre une série
de standards internationaux afin d’assurer la sécurité du transf
ert de l'énergie vers le réseau électrique.
4

généralités sur les ondul
eurs
raccordé au réseau électr
ique

Généralités sur les onduleurs raccordés au réseau él
ectrique
 Définition d’un onduleur
Un onduleur est un convertisseur statique qui assure la conversion du courant continu en courant alternatif.il
modifie régulièrement les connexions entre l’entrée et la sortie, ce qui permet d’obtenir du courant alternatif à
la sortie. Lors d’une coupure de courant, l’onduleur sert principalement à produire une tension ou un courant a
lternatif pour assurer l’alimentation de charges importantes (micro-ordinateur, station de communication) ou p
our fournir une alimentation permanente à des systèmes autonomes (centrales photovoltaïques, véhicules aér
ospatiaux,)
6

ectrique
 Les types des onduleurs
Onduleur
autonome
c’est un onduleur qui
impose sa propre fréquence
à sa tension de sortie
Onduleur
non
autonome
un onduleur nécessitant
un signal d’entrée à
partir d’un réseau pour
fonctionner
est un onduleur solaire
lie au réseau
Onduleur
on grid
Onduleur
off grid
un onduleur hors connexion,
utilisés pour électrifier les
sites isoles qui ne sont pas
reliés au réseau électrique
local Onduleur
hybride
05
permet de choisir et d’orienter
l’énergie renouvelable,
l’énergie du réseau et l’énergie
du stockage en fonction de la
consommation
7

ectrique
 Les applications des onduleurs
Alimentation
de
secours
Réglage de
la vitesse de
rotation des
moteurs
Transfert d’énergie
entre deux réseaux
de fréquences
différents
un onduleur garantit que l’alimentation des
machines à partir de la batterie continue
pendant une coupure de courant
la vitesse d’un moteur est fixée par la pulsation des courants
statiques. Pour changer de vitesse il faut donc changer la
fréquence des tensions d’alimentation
Dans ce cas, l’utilisateur des onduleurs permet la
connexion entre deux réseaux de fréquences
différents
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Etude, modélisation et
commande de l’onduleur
monophasé

Etude, modélisation et commande de l’onduleur monop
hasé
 Modélisation des onduleurs monophasés
1. Modélisation d’un onduleur alimentant une charge R-L-C parallèle- série
on considère qu’on a un fonction
nement à deux séquences:
• 1er séquence: (T1, T3) sont
fermés et (T2, T4) ouverts.
• 2eme séquence: (T1, T3) sont
ouverts et (T2, T4) fermés.
10

hasé
1er séquence 2eme séquence
E = L
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
+ v(t)
v(t) =
1
𝐶
∫ic(t)dt
i = iR + iC =
𝑣(𝑡)
𝑅
+C
𝑑𝑣(𝑡)
𝑑𝑡
Donc on obtient
(1)
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
= −
𝑣(𝑡)
𝐿
+
𝐸
𝐿
𝑑𝑣(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝐶
i(t) −
1
𝑅𝐶
v(t)
On’a
E = − L
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
− v(t)
i(t)=
𝑣(𝑡)
𝑅
+C
𝑑𝑣(𝑡)
𝑑𝑡
Donc: (2)
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
= −
𝑣(𝑡)
𝐿
−
𝐸
𝐿
𝑑𝑣(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝐶
i(t) −
1
𝑅𝐶
v(t)
11

hasé
D'après (1) et (2) les équations d’état du convertisseur peuvent s’écrire sous la forme générale
Ẋ = AX + bu
Ou u est la grandeur de commande
1 quand (T1 , T3) sont fermés et (T1, T4) ouverts,
u =
-1 quand (T1, T3) sont ouverts et (T2, T4) fermés
ET
X = 𝑖(𝑡)
𝑣(𝑡)
, A =
0
−1
𝐿
1
𝐶
−1
𝑅𝐶
et b =
𝐸
𝐿
0
12

hasé
2. Modélisation d’un onduleur alimentant une charge R-L-C série
on considère qu’on a un fonctionnement à d
eux séquences:
• 1er séquence: (T1, T3) sont fermés et
(T2, T4) ouverts.
• 2eme séquence: (T1, T3) sont ouverts et
(T2, T4) fermés.
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hasé
1er séquence 2eme séquence
On ’a
E = L
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
+ v + Ri
v(t) =
1
𝐶
∫ic(t)dt
Donc :
(1)
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
=
𝐸
𝐿
−
𝑣(𝑡)
𝐿
−
𝑅
𝐿
i(t)
𝑑𝑣(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝐶
i(t)
On ’a
𝐸 = − L
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
– Ri(t) – v(t)
v(t) =
1
𝐶
∫ic(t)dt
Donc :
(2)
𝑑𝑖(𝑡)
𝑑𝑡
= −
𝐸
𝐿
−
𝑣(𝑡)
𝐿
−
𝑅
𝐿
i(t)
𝑑𝑣(𝑡)
𝑑𝑡
=
1
𝐶
i(t)
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hasé
D'après (1) et (2) les équations d’état du convertisseur peuvent s’écrire sous la forme générale
Ẋ = AX + bu
Ou u est la grandeur de commande
1 quand (T1 , T3) sont fermés et (T1, T4) ouverts,
u =
-1 quand (T1, T3) sont ouverts et (T2, T4) fermés
ET
X = 𝑖(𝑡)
𝑣(𝑡)
, A =
−𝑅
𝐿
−1
𝐿
1
𝐶
0
et b =
𝐸
𝐿
0
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hasé
 Commande de l’onduleur monophasé en pont
1. La commande plein onde
La commande des interrupteurs impose un
fonctionnement périodique de période T réglable
Pendant la première demi-période (0 ≤ t < T/2),
la commande impose K1 et K3 fermé, K2 et K
ouvert.
Pendant la deuxième demi-période (T/2 ≤ t <T),
la commande impose K1 et K3 ouvert et K2 et K4
fermé.
16

hasé
 La charge résistive
17

hasé
 La charge RL
18

hasé
 La charge RLC
19

hasé
2. La commande décalée
La commande du pont n’est plus symétrique
K1 et K3 ne sont pas nécessairement fermés
en même temps, il en est de même pour K2
et K4. Pendant la première demi période K1
et K3 sont fermés simultanément puis c’est
au tour de K3 et K2 d’être fermés
conjointement. Pendant la seconde demi-
période K4 reste fermé avec K2, puis revient
K1 avec K4.

hasé
21

hasé
 La charge RL
22

hasé
 La charge RLC
23

hasé
3. commande MLI
24

hasé
3. commande MLI
25

hasé
3. commande MLI
 La charge RL
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Etude, modélisation et
commande de l’onduleur
triphasé

Etude, modélisation et commande de l’onduleur triphasé
 Modélisation d’un onduleur triphasé
on utilise un point fictif (0) pour réaliser
le diviseur de tension de la source continu
comme la montre la figure suivante
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 Modélisation d’un onduleur triphasé
Si S1=1 alors K1 ferme (K4 ON) :
Va0 =
𝑉𝑑𝑐
2
𝑆1
Si S1’=1 alors K4ferme (K1 ON) :
Va0 = −
𝑉𝑑𝑐
2
𝑆1′
Va0, OFF + Va0,ON =
𝑉𝑑𝑐
2
𝑆1+( −
𝑉𝑑𝑐
2
𝑆1′) On a S1’= (1 – S1) donc:
𝑉a0 =
𝑉𝑑𝑐
2
(2𝑆1 − 1)
𝑉𝑏0 =
𝑉𝑑𝑐
2
(2𝑆2 − 1)
𝑉𝑐0 =
𝑉𝑑𝑐
2
(2𝑆3 − 1)
𝑉𝑎𝑏 = 𝑉𝑎𝑛 − 𝑉𝑏𝑛 = 𝑉𝑎0 − 𝑉𝑏0
𝑉𝑏𝑐 = 𝑉𝑏𝑛 − 𝑉𝑐𝑛 = 𝑉𝑏0 − 𝑉𝑐0
𝑉𝑐𝑎 = 𝑉𝑐𝑛 − 𝑉𝑎𝑛 = 𝑉𝑐0 − 𝑉𝑎0
𝑉𝑎𝑛
𝑉𝑏𝑛
𝑉𝑐𝑛
=
1
3
2 −1 −1
−1 2 −1
−1 −1 2
𝑉𝑎0
𝑉𝑏0
𝑉𝑐0
𝑉𝑎𝑛
𝑉𝑏𝑛
𝑉𝑐𝑛
=
𝑉𝑑𝑐
3
2 −1 −1
−1 2 −1
−1 −1 2
𝑆1
𝑆2
𝑆3
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 commande d’un onduleur triphasé
1. La commande 180
Lorsque la séquence de commande de fermeture d’un interrupteur coïncide avec l
a commutation d’ouverture de l’interrupteur situe sur le même bras, on parle dans
ce cas d’un onduleur de type 180°.
Pour le premier bras de l’onduleur, l’interrupteur K1 est fermé pendant une demi
période, Et K1’ est fermé pendant l’autre demi de la période. Pour les deux autres
bras de l’onduleur, on applique la même procédure, mais avec un décalage de 2π/
3 et 4π/3 par rapport au premier bras.
30

 Commande d’un onduleur triphasé
1. La commande 180  La charge résistive
31

1. La commande 180  La charge RL
32

2. La commande 120
Les interrupteurs sont commandes pendant une durée correspondant à
un tiers de période, mais avec des séquences décalées de 120 d’un bras
par rapport aux autres d’où :
 À tous instants deux interrupteurs sont en état de conduire et les quatre autres
sont bloqués
 Deux interrupteurs d’un même bras doivent être commande de façon complé
mentaire afin de ne pas court circuiter la source de tension
33

2. La commande 120
34

2. La commande 120
 La charge RL
35

3. La commande MLI
Cette stratégie est héritée des techniques analogiques. Elle consiste à calculer la largeur
d’une impulsion de manière à obtenir la tension de référence en moyenne sur une pério
de de commutation. Elle repose sur la génération des signaux de commande en compar
ant deux ondes ; la première triangulaire d’amplitude fixe et de fréquence très élevée ;
appelée porteuse ou onde de modulation.la deuxième sinusoïdale d’amplitude variable
et de fréquence f qui détermine la fréquence de la tension de sortie ; appelée référence
36

3. La commande MLI  La charge Résistive
37

3. La commande MLI  La charge RL
38

raccordement des ondule
urs triphasés au réseau él
ectrique

raccordement des onduleurs triphasés au réseau électrique
 Schéma général de raccordement
Panneau solaire
Onduleur triphasé
La commande MPPT
Réseau électrique
Filtre LCL
40

Algorithme de MPPT Algorithme de filtre LCL
41

 Résultats de simulation
Dans cette manipulation on ’a varier l’irradiation et la température constante et on ’a obtient ces résultat:
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La variation de la puissance
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CONCLUSION
L’augmentation des besoins énergétiques mondiaux, et dans un souci du respect de l’environnement,
pousse le monde de plus en plus à s’intéresser aux énergies renouvelables. L’intérêt porté aux
énergies renouvelables, nous a amené à nous intéresser aux systèmes photovoltaïques connectés au
réseau électrique. Ces systèmes utilisent des convertisseurs pour se connecter au réseau électrique et
la puissance injectée est fortement variable puisqu’elle est dépendante de l’éclairement et de la
température.
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