Optimisation du transfert d'énergie dans les systèmes photovoltaïques

par Pierre Petit

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Michel Aillerie.

Le président du jury était Christian Schaeffer.

Le jury était composé de Jean-Paul Sawicki, Amir Arzandé, Jean-Pierre Charles, Bruno Estibals, Chafic-Thomas Salame.


  • Résumé

    Dans les nombreuses études actuelles sur le photovoltaïque, on assiste à de grands progrès tant dans le domaine des cellules à haut rendement énergétique, que sur les structures liées à l'exploitation. Afin de tirer parti de toute l'énergie produite, il a paru de tout premier ordre d'orienter les recherches sur les architectures parallèles en bus haute tension. Pour la génération de hautes tensions il est impératif d'utiliser des convertisseurs spécialement adaptés. En effet, si on utilise des convertisseurs classiques on se heurte à la problématique des pertes dans les composants de puissance, et notamment le transistor MOSFET de commutation utilisé pour le découpage. Une première étude a permis de vérifier que les contraintes de tension entraînent pour le transistor des pertes importantes aux tensions élevées. Cette première étude montre que seuls les transistors de faible tension inférieure à 100V ont des caractéristiques intéressantes pour notre application. Une recherche systématique a abouti à l'élaboration d'un convertisseur Boost à couplage magnétique. Grâce au recyclage des énergies parasites, les essais montrent que ce montage est bien adapté à notre application permettant d'obtenir des rendements de plus de 90%. Parmi les différentes stratégies d'extraction de puissance, le MPPT à incrément de conductance a été choisi pour ses qualités de précision et de facilité de mise en œuvre. Chaque panneau équipé d'un convertisseur envoie la puissance recueillie sur le bus haute tension, lui même relié à un onduleur de type SMA

  • Titre traduit

    Energy transfert optimization in photovoltaic systems


  • Résumé

    In various studies on photovoltaic, major progresses have been observed, both concerning the cells and also in the field of their use. In order to take advantage of the energy it has been paramount to focus on parallel High Voltage bus. This High Voltage generation requires dedicated converters. In fact, using classical converters implicates important losses in the MOSFET used for switching. In a prior study we could ascertain important losses on transistors when submitted to high voltages as we assumed. It was shown then that only the transistors supporting a voltage less than 100V can be used for our application. A systematic investigation led to the Magnetically Coupled Boost converters. Thanks to the recycling of parasitic losses, our tests show an efficiency superior than 90%. Among the different power extraction strategies, the incremental conductance MPPT was used because of its top of the arts performances and convenience. Every DC/DC implemented panel converter supplies the HVDC bus which, itself, is connected to the SMA inverter


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