UNIVERSITE CHEIKH ANTA DIOP -
DAKAR
..
THESE
présentée à
l'ECOLE NATIONALE SUPERIEURE UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE
(E.N.S.U.T.)
en vue de l'obtention
du DiplOme de DOCTEUR.ltJ-~~~ ~'==~;:_~_ ~~,.".",.,,,, .....-.__
Spécialité : PHYSIQ "o~SE'L AFR'CAINET-M~-; - -1
R l'ENSEIGNEMr:
ACHE
1
C. A. M. E. S. _
0 ...NT SUPERIEUR
par
! Arrivée ..
UAGADOUGOU
CI.ude LISHOU: fnre::(si"'é~~I;~~ ·1995..... '/
.... 0·0'3··1·5· :
TITRE:
OPTIMISATION EN TEMPS REEL DU fONCTIONNEMENT DU GENERATEUR
PHOTOVOLTAIQUE D'UNE MICROCENTRALE ENERGETIQUE ET GESTION
DU TRANSfERT D'ENERGIE PAR PROCESSEURS SPECIALISES.
soutenue le 18 novembre 1987 devant le Jury composé de :
MM. S. SECK
Préaldent
D. FALL
B. CHAPPEY
j
L. PROTIN
(
C. KRAIF
\\
G. SOW
B. GUEYE
ANNEE l.i87

---

A V A N T -
PRO P 0 S
Le
travail
que
nous
présentons dans ce mémoire a été réalisé
dans
le
cadre
des
recherches
sur
les
énergies
renouvelables
effectuées
à
l'Eçole
Nationale
supérieure
Universitaire
de
Technologie
de
DAKAR
dirigée
par
Monsieur le Professeur S. SECK
dans
le
Laboratoire
d'Energie
Solaire
"Groupe
de Traitement en
Temps
Réel
des
Energies
Renouvelables" sous la responsabilité de
Monsieur L.
PROTIN.
Je tiens à exprimer ma profonde gratitude à
Monsieur
S.
SECK,
Directeur
de l'ENSUT, qui nous a
accueilli
au
sein
du
département
Génie
Electrique
de
son
établissement,
qui
n'a
pas ménagé ses encouragements tout au long
de
la
réalisation
de
ce
travail
et
qui nous fait l'honneur de
présider le
jury de thèse,
Monsieur
D.
FALL,
Doyen de la faculté des Sciences et
Directeur
du
Centre
d'Etudes
et
de
Recherches sur les Energies
Renouvelables,
qui
malgré
ses nombreuses occupations a accepté de
participer au Jury,
Monsieur
B.CHAPPEY,
Directeur
de
l'IUT
de CRETEIL
d'avo1r bien voulu accepté de part1ciper au
jury.
Je remercie très sincèrement
-
Monsieur L.
PROTIN,
Docteur ès Sciences,
responsable du
Groupe
de
Traitement
en
Temps
Réel des Energies renouvelables à
l'ENSUT
de
Dakar
pour
avoir
bien
voulu
définir
et diriger ce
travail.
Que
Monsieur
L.
PROTIN
trouve
ici,
notre
profonde
reconnaissance
pour
l'intérêt
tout
particulier qu'il a attaché à
notre
formation
en Informatique Industrielle et l'encadrement sans
faille dont nous avons été l'objet.
Ses
précieux
conseils
et sa contribution remarquable ont
permis l'heureux aboutissement de nos travaux.

---

Messieurs
C.
KRAIF
et
G. SOW, Docteur-Ingénieur à
l'ENSUT
pour
leur constante disponibilité et l'honneur qu'ils nous
font en acceptant d'examiner ce travail,
Monsieur
B.GUEYE qui nous honore de sa présence parmi
les membres du jury,
Tout
le personnel du Laboratoire de Recherche sur les
Energies
Renouvelables
et en particulier Monsieur A.BAYOKO pour sa
participation à la réalisation du dispositif expérimental,
-
Monsieur F. CHAVAND qui m'a accueilli en stage dans son
laboratoire
de
Robotique
à
Evry pour les nombreux conseils qU'il
n'a cessé de nous donner pour la bonne continuation de ce travail.
Nos
responsables
pédagogiques et administratifs à l'ENSUT
sont assurés de notre reconnaissance réelle.
Monsieur
M.
CHOQUET,
Sous-Directeur,
chargé
de la
Division Industrielle pour son aide sur bien des plans,
Monsieur
A.
GIRARDEY,
Chef
du
Département
Génie
Electrique pour avoir facilité le bon déroulement de ces travaux.
- Enfin, tous ceux qui de loin ou de près, ont contribué,
par leur soutien moral ou matériel à la réalisation de ce mémoire.

---

SOMMAIRE
INTRODUCTION
1
CHAPITRE l
SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES
4
1.1 - GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE
5
1.1.1 -
L'effet photovoltaïque
1.1.2 - Caractéristiques d'une cellule photovoltaïque
7
1.1.2.1 - Caractéristique et schéma équivalent
1.1.2.2 - Evolution des caractéristiques
8
1.1.2.3 -
Maximum de puissance
11
1.1.2.4 - Rendement énergétique de conversion
12
1.1.2.5 - Technologies actuelles
14
1.1. 3
Groupement
et
protection
des
cellules
photovoltaïques
1.1.3.1 -
en série
1.1.3.2
en
15
1.1.3.3 -
16
1.1.4 -
Influence des
18
1.1.4.1 - Orientation des l'au1'l-~j,\\.K
1.1.4.2 -
Déséquilibre dans'i~t
19
1.2 - STRUCTURE DES SYSTEMES A GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE
21
1.2.1 -
Le générateur: fonctionnement optimal
1.2.2 -
Adaptation d'une charge quelconque
23
1.2.2.1 - Principe
1.2.2.2 - L'adaptateur d'impédance
24

---

1.2.2.3
Adaptation
de la nature de la charge à la
source
1.2.2.4 - Couplage direct générateur-charqe
26
1.2.3 - Batteries de stockage de l'énergie
27
1.2.3.1 - caractéristiques techniques
1.2.3.2 -
Les accumulateurs au plomb
32
1.2.3.3 -
Le stockage le l'énergie photovoltaïque 34
1.2.4 - Couplages générateurs/batteries/récepteurs
36
1.2.4.1 -
Fonctionnement avec stockage
1.2.4.2 -
Fonctionnement "au fil du soleil"
1.2.4.3 - Fonctionnement avec batterie Tampon
37
Conclusion
39
CHAPI'I'RE II
LE DISPOSITIF EXPERIMENTAL
40
2.1 -
LA MICROCENTRALE ENERGETIQUE
41
2.2 - DISPOSITIF ETUDIE
43
2.2.1 - Cahier des charges
2.2.2 - Schéma synoptique
2.3 - ETUDE ET REALISATION DES CONVERTISSEURS
46
2.3.1 - Cahier des charges - Structures
2.3.2 -
Fréquence de fonctionnement - Filtrage
49
2.3.3 - Dimensionnement
50
2.3.4 - Choix de la technologie - Réalisation pratique 51
2.3.5 -
Pertes du convertisseur
54
2.3.5.1 -
pertes dans les inductance
2.3.5.2 - pertes dues à la diode
2.3.5.3 -
pertes dans le commutateur
55

---

-
pertes dans le transistor bipolaire
-
pertes dans le transistor MOS
2.3.5.4 -
minimisation des pertes
57
2.3.6 -
Essais
évaluation du rendement
59
2.4 -
LE CONDITIONNEMENT DES SIGNAUX
61
2.4.1 -
La tension du générateur photovoltaïque
2.4.2 -
Le courant dans le générateur photovoltaïque
2.4.3 -
La tension de la batterie
62
2.4.4 -
Le courant batterie
2.4.5 -
L'ensoleillement
2.4.6 -
Le filtrage
63
2.5 -
ASSERVISSEMENT NUMERIQUE DU COURANT DANS LA BATTERIE
65
2.5.1 -
Le microordinateur
2.5.2 -
Interfaçage
67
2.5.3 -
La carte d'acquisition et de commande
71
2.5.3.1 -
Acquisition des paramètres physiques
-
Le multiplexeur analogique
-
L'échantillonneur bloqueur
-
Le convertisseur analogique-numérique
73
-
L'isolation galvanique par optocoupleurs
2.5.3.2 - Commande numérique du hacheur
75
2.6
OPTIMISATION
DU
FONCTIONNEMENT
DU
GENERATEUR
PHOTOVOLTAIQUE
2.6.1 - Outil de développement
77
2.6.2 -
La carte d'acquisition et de commmande
78
2.6.3 -
La carte processeur spécialisé
79

---

-
Le microprocesseur
81
-
Le décodage dl adress.es
-
Les mémoires
-
Le circuit d'entrée-sortie
CHAPITRE III
RESULTATS EXPERIMENTAUX
83
3.1 -
TACHES LOGICIELLES
84
3.1.1 -
Choix logiciels
3.1.2 -
Description des diverses tâches
85
3.1.2.1 -
Tâche de fond
3.1.2.2 -
Tâches complémentaires
3.2 - ETALONNAGE DE LA CHAINE D'ACQUISITION
87
3.3 -
EVALUATION PRATIQUE DU POTENTIEL ENERGETIQUE
93
3.3.1 - Caractéristiques veIl
à ensoleillement constant
3.3.2 - Caractéristiques pcV)
à ensoleillement constant
3.4
OPTIMISATION
DU
FONCTIONNEMENT
DU
GENERATEUR
PAR
CALCULATEUR
3.4.1 -
Principe
98
3.4.2
Asservissement
de
la tension du générateur à la
consigne Vopt
3.4.3 - Recherche systématique de la puissance maximale
3.5 - ASSERVISSEMENT A COURANT NUL DE LA BATTERIE TAMPON
103
3.5.1 -
Différentes configurations
104
3.5.2
-
Mise en oeuvre de la régulation de courant dans la
batterie

---

3.6 - OPTIMISATION PAR PROCESSEUR SPECIALISE
109
3.6.1 -
Logiciel assembleur
3.6.2 -
Intégration matériel -
logiciel
110
3.6.3 -
Résultats expérimentaux
CONCLUSION
111

---

1 N T R 0 DUC T ION
*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*

---

Les
pays
en
voie de développement et notamment les pays de la
zone
sahélienne sont confrontés depuis plusieurs années à de graves
problèmes énergétiques.
La
disponibilité
dans
ces
pays
de
sources
d'énergies
renouvelables
peut
apporter
une
réponse
adaptée à ces problèmes
énergétiques.
Parmi
ces
sources
d'énergie, l'énergie solaire photovoltaïque
semble
la
mieux
répondre
aux
besoins de ces pays dont les zones
isolées sont dépourvues de réseaux de distribution électrique.
Les
sociétés
nationales
d'électricité
n'envisagent
pas
l'électrification
de
ces
zones à brève échéance par suite du coût
important
du
transport
de
l'électricité
vers
ces
zones
où la
puissance demandée est généralement faible.
Le
coût
élevé du générateur photovoltaïque freine actuellement
l'implantation
de
sources
d'énergies renouvelables dans les zones
isolées.
Des
expériences
sont cependant en cours
[1], et montrent
l'intérêt
d'optimiser
le
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
afin
de réduire la puissance installée pour un même
service rendu.
Le
laboratoire
d'énergie
solaire
de
l'ENSUT
de
Dakar
s'intéresse
depuis
de
nombreuses
années
à
ces
problèmes
d'optimisation
de
générateurs photovoltaïques et éoliens [2], pour
la
production
d'électricité
et
pour
des applications de pompage
photovoltaïque [17],[18].
L'ensemble
des
travaux
qui sont en cours ont pour objectif la
réalisation
d'une microcentrale énergétique multigénérateurs éolien
et photovoltaïque pouvant être implantée en zone isolée.
-1-

---

Les
développements récents de l'électronique de puissance et de
l'informatique
industrielle
permettent
.d'envisager la réalisation
de
dispositifs
fiables,
adaptés
à
la commande et au contrôle de
systèmes
aérosolaires.
Ces
dispositifs
à
logique
programmée
(microprocesseurs)
permettent
de
minimiser le matériel, donc d'en
diminuer
le
coût
et
de
prendre en compte certaines fonctions de
maintenance
des
installations.
La plupart des problèmes survenus à
ce
jour
sur
les
installations
d'énergies
renouvelables
sont
essentiellement liés à ces problèmes de maintenance.
Le
principal
inconvénient
de l'énergie solaire photovoltarque
réside
dans
sa
couverture énergétique non uniforme dans le temps.
La
plupart des installations proposent un stockage de cette énergie
sous
forme
électrique
par
batteries [IJ.
Le rendement faible des
batteries
pénalise
le
rendement
global
de
l'installation et de
plus,
accroit
les
problèmes
de
maintenance.
Nous
avons opté à
l'ENSUT
de
Dakar
pour
l'utilisation
de
sources
d'énergies
complémentaires
couplées
entre
elles
et
tel que toute l'énergie
électrique
produite
soit
consommée et éventuellement stockée sous
forme hydraulique.
Le
travail
présenté
dans ce mémoire est une contribution à la
mise en oeuvre d'une centrale répondant à ces objectifs.
Le
chapitre l
décrit les systèmes photovoltalques en général et
les
principes
utilisés
pour
leur
fonctionnement
optimal,
nous
permettant
ainsi
de
définir
les
caractéristiques
du dispositif
expérimental d'optimisation d'un générateur photovoltaïque de 400W.
Le
chapitre
II
est consacré à la description de l'ensemble du
dispositif expérimental qui
réalise
:
l'optimisation
du générateur par calculateur puis par
un processeur spécialisé autonome,
le transfert en temps réel de toute l'énergie produite
par le générateur vers une charge adaptée.
-2-

---

Nous
décrivons
ensuite
dans le dernier chapitre les logiciels
d'velopp's
pour
la
mise en oeuvre du dispositif exp'rimental puis
nous
montrons
la faisabilit' et l'int'rêt des dispositifs r'alis's
pour
son
implantation
dans
la
microcentrale
en
pr'sentant les
r'sultats exp'rimentaux obtenus.
-3-

---

CHA PIT R E -
1
SYSTEMES PHOTOVOLTAIQUES
-4-

---

1.1 -
GENERATEURS PHOTOVOLTAIQUES
1.1.1 -
L'EFFET PHOTOVOLTAIQUE
L'effet
photovoltaïque
est
l'apparition
d'un courant dans un
solide
éclairé
et
plus
particulièrement dans un semi-conducteur.
Bien
que
cet
effet
ait
été
découvert
par
SMITH
en
1878, la
production
d'électricité
par transformation directe du rayonnement
solaire
dans
un
matériau semi-conducteur est un procédé qui a été
inventé
i l
y
a une trentaine d'années
(photopiles solaires -
BELL
LABORATORIES 1954
rendement = 6 %).
[3)
L'effet
photovoltaïque
permet
la
conversion
directe
de
l'énergie
lumineuse
en
énergie
électrique.
Pour
que
cet effet
apparaisse,
il
faut
que
le
semi-conducteur
possède
une
hété~ogénéité
à laquelle est sensible le système de porteurs libres
(électrons
ou
trous).
Cette hétérogénéité peut être un gradient de
dopage
qui
conduit
à
une
barrière
de
potentiel
qui
sert
de
collecteur de charges.
Une
photopile
est
donc
constituée par un semi-conducteur qui
joue
le rôle d'absorbeur et de collecteur.
La description quantique
de
la
conductivité électrique dans les semi-conducteurs met en jeu
un certain nombre de phénomènes de la physique du solide.
[5]
Un
élément
essentiel
dans
la
conversion
photovoltaïque est
l'énergie
transmise par les photons. On définit un rayon de lumière
solaire
comme
la
superposition
d'ondes
électromagnétiques
de
fréquences
différentes.
C'est
aussi
un
faisceau de photons dont
l'énergie
est
liée
à
la
longueur
d'onde
par
la
constante de
PLANCK :
E = hv
avec
v= C
~
-34
h
constante de PLANCK = 6,62. 10
-5-

---

Le
schéma équivalent d'une cellule photovoltaïque est donné par
la figure 1.1. Il fait apparaître;
-le
générateur
de
courant
dont
la
valeur
Icc
est
proportionnelle à l'éclairement,
-la diode dont la tension directe est de l'ordre de 0,5 volts,
-une
résistance série Rs,
représentant les diverses résistances
de contact et de connexions,
-une
résistance
shunt
Rsh qui caractérise un courant de fuite
au niveau de la jonction.
Les équations 'correspondantes sont;
l
= Icc - Id - Vj/Rsh
v = Vj - Rs.I
La
caractéristique
réelle
d'une
cellule
pour un éclairement
donné est alors repr~sentée sur la figure 1.2.
Rs
------.tW"t,'N'-y- - - - -
v
Icc
FiS. 1. 1.
Schéma éGuival~nt d'un~' c~11ul~~~tovoltaïsu~
(2. cte
0.5
V
Fig. 1.2.
Caractéristiques statiQues réelles d' n'
cellule photovoltaïtjue'
u •
-6-

---

Pour
qu'il
y ait conversion photovoltaïque,
le semi-conducteur
doit
recevoir
un
rayon
lumineux
dont· l'6nergie des photons est
supérieure à la largeur de la bande interdite du semi-conducteur.
1.1.2 - CARACTERISTIQUES D'UNE CELLULE PHOTOVOLTAIQUE
1.1.2.1 - CARACTERISTIQUE ET SCHEMA EQUIVALENT
Lorsqu'on
court-circuite
les
deux
bornes
d'une
cellule
photovoltaïque,
la
diffusion
à
travers
la
jonction des porteurs
mino~itaires
photocréés
produit
le
courant de court-circuit Icc.
Pour
un
faisceau lumineux monochromatique,
Icc est proportionnel à
l'intensité lumineuse.
Si
l'on
dispose
une
résistance aux bornes de la jonction,
i l
apparaît
une tension V sur cette charge.
Cette tension correspond à
une
polarisation
directe
et
diminue
la barrière de potentiel au
niveau
de
la
jonction.
Un
plus
grand
nombre
de
porteurs
majoritaires
traversent
alors
la jonction et tendent à réduire le
courant dans la charge.
Dans ce cas le courant est donné par l'expression [4]
l
= lcc - 10.[exp(eVj/kT) - 1]
10
courant
de saturation de la diode dépend essentiellement
de la densité intrinsèque et de la largeur de la bande interdite.
-19
e = 1,6. 10
C,
23
l
k = 1,38. 10-
J.K-
constante de BOLTZMAN,
T = température de la jonction en Kelvin.
-7-

---

Nous
remarquons
que
l'amplitude du courant photovoltaïque Icc
est proportionelle à l'intensité lumineuse.
Dans
l'expression (1),
le terme Io.[exp(eVj/kT)
-
1] correspond
au courant direct de la diode que nous noterons Id.
La
résistance shunt étant généralement très importante, on peut
en
première
approximation
la négliger sur le schéma équivalent et
la
relation
liant
le
courant
et
la tension d'une photopile est
alors donnée par l'expression:
v = - Rs.I + Vt.Ln(l + Icc - l )
( 2 )
Id
avec
Icc
courant
photopile
de
court-circuit
proportionnel à
l'éclairement,
Rs
résistance série de la celule,
Vt = kT
potentiel thermique.
e
[4]
1.1.2.2 -
EVOLUTION DES CARACTERISTIQUES
L'examen
de
la caractéristique courant-tension d'une photopile
montre
que
la.
cellule
solaire
n'est pas assimilable aux sources
conventionnelles de tension ou de courant.
Sur
la caractéristique I=f(V),
on distingue trois zones
(figure
1.3.a).
Dans la zone
(1),
on observe une variation importante de la
tension,
le
courant
étant
sensiblement
constant.
Cette
zone
p~ésente la caractéristique d'un générateur de courant.
La
variation du courant est rapide dans la zone
(3),
la tension
demeurant
sensiblement
constante.
La
cellule solaire se comporte
dans cette zone comme un générateur de tension.
-8-

---

Dans
la
zone
intermédlaire
(coude de la caractéristique)
les
variatlons
de
courant
et
de
tension sont
toutes significatives.
C'esc
dans
cette
zone
que
la
photopile
délivre
le maximum de
puisssance.
Les
caractéristiques
courant-tension
évoluent
en
fonction
de
l'ensoleillement,
de
la
température et d'un certain
nombre
de facteurs
externes.
La fluctuation de ces caractéristiques
pose
un
certain
nombre de 'problèmes pour
le couplage des cellules
solalres à une charge.
Figure 1.3.
Fioure 1.4.
.-
Tl
1e F====::::"~
T2;;.T1
'
a)
p
p
b)
Modification des caractéristiques d'une photopile
en fonction de l'éclairement (al et de la température (b)
-9-

---

-
Influence de l'ensoleillement
Toute
variation
de
l'ensoleillement entraine une variation
proportionnelle
du
photocourant
produit
par
la
cellule
photovoltaique.
Les
figures 1.3.a et 1.3.b montrent l'influence de
l'ensoleillement
sur
la
caractéristique
I(V) et sur la puissance
délivrée par la photopile.
Influence de la température
Le
courant
Icc
et
le
potentiel
en circuit ouvert Vo sont
influencés
par
la
température
et provoquent un déplacement de la
caractéristique I(V)
comme le montre la figure 1.4.a.
Cela se traduit par un déplacement de la tension pour laquelle
la
puissance
fournie
est
maximale
(figure
1.4.b.).
Lorsque le
courant est nul dans la cellule,
la relation
(1) devient
Icc = Io.[exp(V!Vt) - 1]
soit
Vo
=
Ln(
Icc
+ 1)
Vt
10
d'où
Vo =
Vt.Ln(
Icc
+ 1)
10
Vo
est
la
tension
en
circuit
ouvert
et décroit lorsque la
température augmente.
D'autres
facteurs
externes
tels
que
la
poussière
et
le
vieillissement
peuvent
modifier
également
les
caractéristiques,
nous les détaillerons au paragraphe (1.4).
-10-

---

1.1.2.3 -
MAXIMUM DE PUISSANCE
Pour
un
point
de
fonctionnement
Mp(Vp,Ip)
de
la
caractéristique,
la puissance est égale à
P = Vp.lp
P
= V.[Icc - Io.(exp(V/Vt) - 1)]
( 2 )
En annulant la dérivée
dP
, on obtient le maximum de puissance.
dV
d'où
o
=
Icc -
Io.[exp(V/Vt)
-
1] -
V.lo
exp(V/Vt)
Vt
Soit
exp(V/Vt).(-y- + 1)
=
Icc
+
l
(3)
Vt
10
Ceci
représente
l'équation
implicite
donnant la valeur de la
tension Vp à la puissance maximum.
Le courant correspondant est
Ip
=
Icc
+
10
l
+--YE......
Vt
Vp
et
Ip
représentent
la
tension et le courant fournis à la
charge
au
point
de
fonctionnement
correspondant
à la puissance
maximale.
Nous
nous
imposerons
de fonctionner autour de ce point
optimal. (Figures 1.5. et 1.6.)
-11-

---

P =Vele
la
I
P
p
max = 1pVp
Fig.l.5.
Caractéristique cou-
Fig. 1.6.
Caractéristique
rant-tension d'une
puissance -tension d1une
ëe 11 ule
cellule
1.1.2.4.
RENDEMENT ENERGETIQUE DE CONVERSION
Le
rendement
d'une photopile est le rapport entre la puissance
fournle
a
la
charge
et
la
puissance
lumineuse
incidente. Son
expreSSIon est donnée par
:
'1=
V.l
Ne.
Eph
Avec
V.I
puissance fournle a la charge,
Cph
énergie moyenne des photons en eV,
Ne
nombre de photons par seconde.
On
montre
que
ce
rendement
diminue
lorsque
la température
augmente.
De
plus,
pour
une
cellule
déterminée,
le
rendement
énergétlque
est
fonctlon
de la répartition spectrale des photons.
Cela
slgnifle que la cellule fournit plus d'énergie électrique pour
certaines
radiations
luml.neuses
que
pour
d'autres,
donc
la
puissance
électrique
délivrée
dépend
de
la
longueur d'onde des
composantes de la lumière.
-12-

---

Les
rendements
de
conversion
sont
en
général
faibles
et
dépendent
du
matériau
utilisé
ainsi
que
d'un certain nombre de
facteurs de pertes parmi lesquels on peut citer :
-
L'absorption incomplète des photons Eph < Eg,
-
L'excès d'énergie Eph > Eg,
-
Les reflets à la surface du matériau,
-
La résistance série Rs de la cellule.
-13-

---

1.1.2.5 -
TECHNOLOGIES ACTUELLES
Les
recherches
actuelles tentent d'améliorer les rendements de
conversion
en
remplaçant le silicium par de nouveaux matériaux.
Le
tableau
1.7 résume quelques valeurs de rendements atteints avec les
principaux matériaux actuellement connus.
[5J
MATERIAU DE BASE
STRUCTURE
RENDEMENT %
SILICIUM
HOMOJONCTION N+/P . . . . • . . . . 15,5
SILICIUM
HETEROSTRUCTURE MIS
11,7
SILICIUM
HETEROJONCTION
12
Ga As
HETEROSTRUCTURE . . . . . . • . . . . 21
Ga As
HETEROJONCTION
18
CU S
HETEROSTRUCTURE
15
2
CU S
HETEROJONCTION
8,5
2
TABLEAU 1.7 -
RENDEMENTS ENERGETIQUES OBTENUS ACTUELLEMENT
1.1.3 -
GROUPEMENT ET PROTECTION DES CELLULES PHOTOVOLTAIQUES
1.1.3.1 -
GROUPEMENT EN SERIE
La
tension
générée
par
une cellule photovoltaIque étant très
faible
(0,5 Volts),
une association en série d'un certain nombre de
cellules,
pour
obtenir des tensions compatibles avec les charges à
alimenter,
est souvent nécessaire.
Le
courant
qui
·traverse
chaque cellule est le même que celui
dans
la
charge.
Il
ne
faut
donc
connecter
que
des
cellules
identiques et soumises au même éclairement.
-14-

---

Quand
des
cellules
non identiques sont couplées en série,
les
courants
étant
les mêmes,
on obtient la caractéristique résultante
en
additionnant
point
par
point
les
tensions
pour des valeurs
communes de courant.
Si
N
cellules sont connectées en série,
la cellule masquée
(ou
en
défaut)
est soumise à une tension inverse maximale (dans le cas
d'un
court-circuit) égale à N-l fois la tension d'une cellule.
Pour
éviter
ce défaut,
on protège les regroupements à l'aide d'une diode
montée en parallèle afin de limiter la tension inverse.
La
tension
d'avalanche inverse limite entre 30 et 40 le nombre
de
cellules que l'on peut mettre en série.
Au delà i l est nécesaire
d'utiliser
une
diode par regroupement afin d'assurer la protection
éventuelle
d'une
cellule
en
défaut.
Un module photovoltaique est
constitué d'un groupement série d'un nombre de cellules sans diode.
1.1.3.2 -
GROUPEMENT EN PARALLELE
On
augmente
le
courant
fourni
à
la
charge en disposant en
parallèle
plusieurs
modules
photovoltaiques.
La
tension générée
étant
la même pour tous les modules,
il est nécessaire de connecter
en
parallèle
des
modules
de
caractéristiques
électriques
identiques.
La caractéristique électrique résultante est obtenue en
additionnant
point
par
point les courants des modules constituant
le groupement en parallèle pour des tensions communes.
Si
des
modules
non
identiques électriquement sont couplés en
parallèle,
ceux qui ont leur tension à vide inférieure à la tension
commune fonctionnent en récepteur.
Le
risque
de
fonctionnement
en
récepteur des groupements en
parallèle
est
éliminé
en
mettant en série avec chaque groupement
une
diode.
Chaque
diode
déconnecte
le
groupement
qui
lui est
associé
dès
que
ce
dernier à tendance à passer en fonctionnement
récepteur.
-15-

---

1.1.3.3 -
MODULE ET GENERATEUR PHOTOVOkTA1QUE
Le
fournisseur
de
photopiles
réalise
des modules constitués
d'un certain nombre de cellules placées en série.
En
fonction
des
besoins
(tension-puissance),
on
réalise le
générateur
photovoltaïque
par
association
série-parallèle
d'un
certain nombre de modules.
La
caractéristique
globale
du
générateur présente une allure
analogue à celle d'une photopile élémentaire.
L'équation
du
générateur
photovoltaIque complet composé de Ns
cellules en série et Np cellules en parallèle est donné par
:
Vg
= - Ig.Rs.~
+
Ns.Vt.ln(
l
+
Nplph -
19
Np
Np10
Soit Vg
= - Ig.Rsg
+
Vtg.ln(
1
+
Iphg -
Ig
log
En posant pour les groupements série
Iphg = Iph , log = 10 , Vtg = Ns.Vt
, Rsg = Ns.Rs
Pour les groupements en parallèle
lphg = Np.lph , log = Np.lo , Vtg = Vt
, Rsg = Rs
Np
Ceci
nous
donne
le
schéma
équivalent
théorique
du
générateur complet
(figure 1.8l.
[4]
-16-

---

Rs
I g
,
MW
......
1
- -
1
1
1ph
J_
Vg
(N s-l)Vn~
T
Fig. 1.8. : Schéma équlvalent du générateur
Pour
nos
travaux,
nous
disposons
sur
le site de l'ENSUT de
Dakar
de
deux
panneaux
comportant
chacun
six
modules RTe type
BPX 47A.
Les caractéristiques de ces modules sont données en annexe
2.
La
pUlssance
crête
installée
est
d'environ
400 Watts et le
groupement
est
tel
que
l'on
obtient
une tension maximale Vco(à
vide) d'environ 80 volts à 25°e.
Le
générateur
est
placé
sur
une
terrasse à 7m du sol et est
soumis
au
cours
du
temps
et des saison~ à des facteurs externes
dont nous allons analyser les lnfluences.
-17-

---

1.1.4 -
INFLUENCE DES FACTEURS EXTERNE§
1.1.4.1 -
ORIENTATION DES PANNEAUX
Les
panneaux installés sont manuellement réglables.
Il est donc
intéressant
de
déterminer
la
valeur
Q A
optimale
de
l'angle a
correspondant au maximum d'énergie reçue durant l'année à Dakar.
L'énergie
reçue
par
un
panneau
incliné
de Q
par rapport à
l'horizontale e s t :
!-J
=
a
Ho. [ cos(l-o) .cose.cosh -1- sin(l-a) .sine ] = Ho.cos i
1
est
la
latitude
du
lieu
(comptée positive dans l'hémisphère
Nord)
e la d~clinaison solaire
h hauteur du soleil par rapport à l'horizon
i
angle solaire
Ho
énergie
aux
confins
de
l'atmosphère
sous éclairement AMO.
[6],[7J
Dans
cette
expression
la valeur optimale
de a
est de l'ordre
de
13° Sud. Cependant le fait d'adopter cette orientation conduit à
une
perte
annuelle
moyenne de 4% par rapport à une orientation du
panneau
optimisée tous les dix
jours. On peut réduire cette perte à
1%
en
effectuant
une
modification de l'orientation 4 fois par an
selon le tableau
sui v an t.
[6 J
JANVIER, FEVRIER, MARS
AVRIL,MAI,JUIN
JUILLET, AOUT, SEPTEMBRE
OCTOBRE, NOVEMBRE, DECEMBRE
-18-

---

1.1.4.2 -
DESEQUILIBRE DANS LE GENERATEUR
Nous
avons
vu
que
le
modèle
statique
précédemment
décrit
comportait
une
résistance shunt Rsh et une résistance série Rs qui
renden t
compte
des
phénomènes
physiques
liés
à
la réalisation
technologique
de
la
cellule
(courant
de
fuite,
résistances des
contacts) .
Des
déséquilibres
apparaissent à la suite du vieillissement et
du masquage non uniforme des panneaux
(poussières,nuages).
Le
vieillissement
se traduit pour un éclairement donné par une
variation
de
la
résistance
shunt
et
de
la résistance série du
schéma équivalent.
Le
masquage
se traduit par une diminution du courant photocréé
pour
un éclairement donné.
Les disparités de caractéristiques entre
modules
qui
en
résultent peuvent être à l'origine de cassures sur
la
caractéristique
résultante
du
générateur photovoltaïque ainsi
que nous l'avons observé sur le site de l'ENSUT [8].
Ces
cassures
apparaissent
lorsque
les
diodes
de protection
isolent
les
modules faibles
(vieillis ou masqués) qui ont tendance
à
fonctionner
en
récepteur.
Ce phénomène est plus marqué pour un
générateur
"haute
tension"
(couplage série)
car les disparités au
niveau
des
courants
délivrés
par
les modules sont beaucoup plus
importantes
que
les
disparités
au
niveau
des tensions.
Pour un
générateur
"basse
tension"
(couplage
parallèle) ce phénomène est
moins fréquent.
-19-

---

Les
cassures
ont
pour
conséquences
la présence de plusieurs
maXlma relatlfs de pUlssance
(figures 1.9 et 1.10).
Les
systèmes
d'optimisatlon reposant sur une recherche aveugle
d'un
maximum
de
puissance
(recherche
extLémale)
(9],(10] ou sur
l'allure
partlcull~re
de la caractéristlque théorique dans la zone
optlmale
(double fourchette)
[lI],
peuvent ftre mis en défaut.
1
1/
l"
Il
Fig. 1.9.
l P
pilO'LO
1.10.
Visualisation os~illoscoplQuc m~morisée de la
caractérlsti~u~ r (V ) du générateur.
p
p
-20-

---

1.2 -
STRUCTURES DES SYSTEMES A GENERATEURS PHOTOVOLTAIQUES
En
g0n~ral.
un
syst~me
photovoltaIque
comporte
outre
le
g6n~rateur
et
la charge,
un adaptateur d'impédance et un organe de
stockage
(figure
1.11).
L'ensemble
est
interconnecté
selon les
besoins de l'utilisateur.
!
1
Générateur
lAdaptat eur
Charge
Stockage
Figure 1. 11.
Structure çénéra1e d'un système pnotovoltaïque
1.2.1 -
LE GENERATEUR:
FONCTIONNEMENT OPTIMAL
Lorsque
le
générateur
photovoltalque alimente un r~cepteur de
caractérlstique
I(V).
le
point de fonctionnement Mp est déterminé
par
l'intersection
de
colle-ci
avec
la
caractéristique
du
gén~rateur
pour
des
conditions
données
de
température
et
d'éclairement
(figure 1.12).
Pour
ces
conditions
données d'éclairement E et de température
T,
une
hyperbole
d'isopuissance est tangente à la caractéristique
du
générateur
photovoltaIque.
On choisi le point de fonctionnement
(Vopt,Iopt)
comme
étant
celUi pour lequel le générateur débite le
maXlmum
de
pUissance
dans
ces
condltions.
On l'appelle point de
fonctionnement
optimal
pour les conditions donn~es et l'on d~finit
la pUissance optimale P
tE,T)
= V
x Io,'>t'
Opt
opt
t"'
-21-

---

IG
,
,/
,
.'
Pl
la
<{-~/
'.
'"
"..,-
lopt
-------- ...
I~P
1
/ ~~
1
...... -' 3>c\\>
1
,
/ .....
,
/
1
lv1
-
1
/
, /
"
1
!
/
/ .
1
,.,
1
/ /
/ /
Le'_
\\ ...
Vopt
VG
Vopt
VG
Fig.
1. 12.
Dans
les
mêmes
conditions,
nous
pouvons
définir une charge
optimale
qui
permet
d'extraire
un maximum de puissance;
c'est la
charge
correspondant
a
ce
point
de
fonctionnement
et elle est
définie par le rapport Ropt=Vopt/lopt
On
définit
la
pUissance crête Pc du générateur comme étant la
puissance optimale qu'il peut founir
-lorqu'il est connecté à sa charge optimale,
-lorqu'il reçoit un ensoleillement de 1000 w.m- 2 ,
sa température étant de 25 à 28°C.
Il
s'agit
donc
de
conditions
idéales, conventionnelles, qui
sont
très
rarement
rempiles
dans
la
pratique.
Remarquons qu'~
température
donncie,
la
pUissance
optimale
est
sensiblement
proportionnelle à l'éclairement.
Po =
E
. Pc
[l2]
1000
-22-

---

1.2.2 -
ADAPTATION D'UNE CHARGE QUELCONQUE
1.2.2.1 -
PRINCIPE
On
appelle
caractéristique
optimale
la
courbe
que
décrit
l'ensemble
des
points
de
fonctionnement
optimaux
quand
l'ensoleillement
varie
(figure 1.13).
Peu de récepteurs industriels
présentent
une telle caractéristique dans un type de fonctionnement
à
puissanc.
variable.
Nous remarquons qu'en premi~re approximation
la
charge
idéale se rapprocherait d'une
f.e.m pure.
Il y a
lieu de
choisir
judicieusement
le
générateur et la charge pour obtenir un
bon fonctionnement de
l'ensemble.
1
(A)
\\
\\ \\
Fig. 1. 13.
V (v)
Afin
d'obtenir
le
fonctionnement
optimal
recherché,
i l faut
adapter
l'impédance
de
la
charge
au
générateur
à
l'aide d'un
montage inséré entre le gén~rateur et le récepteur (figure 1.11) .
-23-

---

L'adaptateur
introduit
au
niveau du système générateur-charge
un
degré
de
liberté
permettant
â
tout
instant
d'agir
sur la
caractérlstique
électrique
de
la
charge
"vue" par le générateur
[13].
L'exploitation
judicieuse du degré de liberté par une action
sur
la
grandeur d'entrée permet d'optimiser le transfert d'énergie
entre
le
générateur
et la charge.
Ce procédé associé à une loi de
commande
adéquate
autorise
une
optimisation
du
transfert
de
puissance
indépendante
de
l'ensoleillement,
de la température et
des facteurs externes.
1.2.2.2 -
L'ADAPTATEUR D'IMPEDANCE
Nous
le
présentons
comme un quadripôle de rendement théorique
égal
~ l'unlté, transformant une tenslon d'entrée Ve en une tension
de sortle Vs,
telle que Vs=kVe.
(figure 1.14)
~e
rendement
étant
suppose
unltalre,le
transfert
d'énergie
entrée-sortie implique :
Ps=Pe <--->
Ve.le
Vs.ls ----> le = k.ls
Sl
Zs
est
la cha~ge connectée en sortie de l'adaptateur, on a
en ~égime établie Zs= Vs
ls
La charge apparente ramenée a l'entrée vaut:
Ze = Ve
= Vs
=
Zs
2
le
K.Kls
K
Un
tel
dlSpositif,
pour une charge donnée Z~ permet d'obtenir
une
charge
donnée
apparente
"vue" de l'entrée qui est réglable à.
l'aide du deqré de liberté K.
le
15
,l..
Q
1
Zs T
1 K
Figure 1.14.

---

I.2.2.3 -
ADAPTATION DE LA NATURE DE LA CHARGE A LA SOURCE
Le
problème
de la conversion d'énergie électrique est celui du
transfert
de
puissance
entre
une
source
d'énergie
continue ou
alternat~ve
et
un récepteur ou un réseau exigeant une modification
de
la
forme de cette énergie électrique
(du continu à l'alternatif
et
inversement)
ou
de ses caractéristiques
(changement de tension
en continu,
changement de fréquence et de
tension en alternatif).
Au
niveau
des structures,
i l existe une très grande variété de
convert~sseurs.
Toutefois,
en
se
référant
au type de conversion
effectuée,
on peut
les regrouper en quelques grandes classes.
Le
schéma
de
la
figure
1.15
montre les différents types de
conversions
possibles
et
le
nom usuel des convertisseurs suivant
leur-
fonction.
Nous
noterollS
El ct
E2,
deux
valeurs distinctes de
tensions
continues,
(Vl,fl)
et
(V2,f2)
les
tensions et fr-équences
cùrùctér-isant deux
systèmes différents de
tenslons alternatives.
=
Convertisseur
direct de fréGuence
et/ou de tension
Convertisseur
indireçt de
t e lJ.~l..;;o.;.;n~
•
l_=_E...,;;:2;....-_1 ~
Fi[~ure 1.15.
Ainsi,
pour
une
source
d'entrée
continue,
si la charge est
alternative,
le
convertisseur
sera
un
convertisseur
continu-alternatif
du
type
ONDULEUR.
Si
elle
est
continue,
le
convertisseur sera un HACHEUr-.
-25-

---

1.2.2.4 -
COUPLAGE DIRECT GENERATEUR-CHARGE
C'est
le
système
le
plus simple et minimal,
o~ le gjnérate~r
photovoltaïque
est
couplé
directement à une charge susceptible de
fonctionner
à puissance variable. Ce fonctionnement est dit "au fil
du soleil".
Considérons
par
exemple
le
système
GENERATEUR
PHOTOVOLTAIQUE-POMPE CENTRIFUGE
(figure 1.16)
p
l
_ _ _ _ _ 1~2
Figure 1.16.
Iopt
Figure 1.17.
Vopt
v
Vopt
v
L'adaptation
entre
le générateur et la charge n'existe que pour
le
pOlnt
de
fonctionnement
Mo.
Pour
les
autres
points
de
fonctionnement
tels
que
Ml
et
M2,
le générateur et la charge ne
sont
plus adaptés,
ce qui
implique un fonctionnement
non optimal du
générateur.
La
flgure
1.17
mon~re
que
le
fonctionnement
à
puissance
optimale
du génjrateur photovoltaïque
(à température constante)
est
obtenu
en
première
approximatlon
pour
une
tension sensiblement
constante
(Vopt).
Le
recepteur
dont
la
caractéristique
se
rapproche de cette
hypothèse serait dans ce cas une batterie de
f.e.m Vopt.
Certains
systèmes
fonctionnent
sur
ce
principe
et
de plus
permettent de stocker de
l'énergie.
-26-

---

1.2.3 -
BATTERIES DE STOCKAGE DE L'ENERGIE
Généralement,
l'énergie
fournie par les générateurs éoliens ou
photovoltaiques
est
stockée
sous
forme
électrique
pour assurer
l'adaptation
temporelle
de
l'offre
d'énergie
à
la
demande.
Il
eXiste
d'autres
méthodes
de
stockage
telles
que
le pompage de
l'eau,
le
stockage
thermlque,
la fabrication d'hydrogène, ••• etc,
que l'utilisateur adapte à ses besoins.
Le
stockage
par
batterle
est
couramment
utilisé
pour
les
moyennes
puissances
allant
de
1
à
5 KW.
Les batteries sont des
dispositifs
dont
les
conditions
de
fonctionnement
influencent
fortement
l'efficacité
de
stockage
et
la
fiabilité
qui
les
caractérise.
Nous
nous
proposons
de
décrire
dans
le paragraphe
suivant leurs principales caractéristiques de fonctionnement.
1.2.3.1 -
CARACTERISTIQUES TECHNIQUES
Le
matériau
utilisé
pour
les
plaques ainsi que la nature de
l'électrolyte renseignent sur le
type de
la batterie.
Une
batterie
est
constitu~e
d'un
certain
nombre d'éléments
connectés
en
série.
Chôque
type
d'élément
possède
sa
tension
d'utilisation
qui
lui est
propre,
cette dernière étant étroitement
liée à son état de charge.
(figure 1.18)
Voltage
2.2
(V)
:--TI
2.0
1_-
J
1
1.8
Pb-acid
1.6
1
Ni-Zn
1
1
1
, ."
-_._-t-- --..._-,
!
1
1.2
i\\i-Cd
1
Ni-Fe
1.0
1
-----r--~I-
MnOZ-Zn
,
1
0.8
1
--"-T-r--- '-'
1
1
o
20
40
60
80
100i.
pourcentage de décharge
Figure 1.18.
Tension d'une cellule en fonction du
pourcentase de décharge

---

La
capacité
de
la
batterie exprimée en Ampère-heure
(Ah)
est
variable et
fonction
-
du courant de décharge,
-
de la densité et de
la température de
l'électrolyte,
de
la
manière dont on la décharge
(décharges faibles
répétées ou décharge .profonde) ,
-
et enfin du vieillissement.
En
général
la
capac1té
1ndiguée e5t donnée pour 20 heures de
temps de décharge,
la température de l'électrolyte étant de 27°C.
~a
résistance
interne de
la batterie est étroitement liée à sa
capac1té.
C'est
donc
un paramètre de contrôle de
l'état de charge
de
la
batter1e.
La
figure
1.19
donne
la
variation
de
cette
rés1stance
en
fonction
de
la capacité.
Elle montre une résistance
faible
et
prat1guement
constante pour une capacité comprise entre
20 et 80 % de la capacité totûle.
r/.n.
20%
80%
c/%
Figure 1.19.
Variation de ia résistance interne en fonction
de 1a capac He tata 1e
-28-

---

Au
delà,
la
résistance
augmente
Lapidement
et
entraîne
un
échauffement
important
de
la
batterie ce qui diminue sa durée de
vie.
Ce
paramètre
de
contrôle très important n'est cependant pas
aisé
à
déterminer
et
on
lui substitue souvent l'évolution de la
force électromotrice de la batterie en fonction de sa capacité.
L'énergie
massique
exprimée
en
Wh/kg
est
l'énergie que peut
fournir
la
batterie.
Elle
dépend
essentiellement
des matériaux
utilisés
pour
les
plaques.
La
figure
1.20
montre
les
caractéristiques de puissance de quelques accumulateurs.
Pn1
~
~
1000
~
~
~
aiS
~
~
~
cr
.~
100
~
~
m
E
~
u
C
m
~
~
.~
~
~
1
10
50
100
1000
Energie massique (Wh/kg)
=
Fig.
1.20
Caractéristique Pm
f(w) de quelques accumulateurs
Parmi
ceux-ci
les
accumulateurs au plomb et au cadmium-nickel
sont
commercialisés.
Les
autres,
sont
des
prototypes
de
laboratoire,
en cours d'étude.
L'examen
de
la
figure
1.20
montre qU'à puissance égale,
les
énergies
massiques
attendues
sont
bien
supérieures,
d'où
les
efforts importants de recherches dans ce domaine.
1
!
-29-

---

Charge des batteries
Il existe deux méthodes fondamentales de charge des batteries:
-
la charge normale consiste à alimenter la batterie à tension
constante
avec
un
courant
de
charge
correspondant
à 10% de sa
capacité
nominale.
Le
temps de charge est alors approximativement
de 10 heures.
la
charge
rapide
quant
à
elle
consiste à alimenter la
batterie
à courant constant et à contrôler la f.e.m de la batterie.
Le
courant
est
coupé lorsque la f.e.m atteint sa valeur nominale.
Cette
méthode
permet
de
charger
la
batterie avec un courant de
charge
pouvant
atteindre
5
fois la valeur de charge nominale.
Le
temps de charge se trouve alors fortement réduit.
L'auto-décharge
L'auto-décharge
est
un
paramètre
important pour les systèmes
photovoltaïques.
C'est la diminution de la capacité de la batterie,
non
utilisée,
en
fonction
du
temps.
Pour
les
batteries
à
électrolyte
acide,
le taux d'auto-décharge est de l'ordre de 1% de
la
capacité
par
jour
et est étroitement lié aux caractéristiques
techniques de la batterie.
Etude comparative des accumulateurs
Le
tableau
1.21
regroupe
les caractéristiques des differents
types d'accumulateurs.
[13]
-30-

---

Nous
constatons
que
pùrmi
les
batteries
disponibles sur le
marché,
les
accumulateurs
au
plomb
ont
le
plus
bas
coat.
Il
appa!"aît
également
l'intérêt
que présentent les autres couples du
poin t
de
vue
du coût des matières actives, surtout le couple NaIS
eu
égard
à
sa
très grande énergie massique.
Toutefois,
la faible
énergie
masslque de l'accumulateur au plomb n'est pas réellement un
handicap
pour
les applicatlons stationnaires au sol. Son rendement
en Ampère heure est excellent
(voisin de l'unlté).
En
ce qUl concerne le rendement en énergie aucun des couples du
tableau
n'atteint
0,8
Ils
se
situent tous entre 0,6 et 0,7 à
l'exception de NaiS qui lui aussi approche l'unité.
Cette
étude comparative explique l'intérêt tout particulier que
nous
accordons aux accumulateurs au plomb dont les caractéristiques
répondent aux critères de notre installation.
Pb0 /Pb
Ni/Cd
Ni/Fe
Zn/C1
Zn/air
2
2
Al/C1 2
1
Na/S
Li/ <1\\>
scl
lel !onou 1
Electrolyte
1\\2 5°4
KOH
KOIi
aqueux
KOIi
solide
fondu
I~~ ~1 :
Large-
Largemcnt
En
ment
Etat actuel de
développé
d~ve"
.dévelop-:
Proto-
floet ing
:pe.lllent,
loppé
: Proto-
Labore-:
type
Proto-
Labora-
développelUent
: cmrge/décharge
pour
type.
toire :traction:
type
coire
stockage
:PetitCls : traction:
jusqu'A \\-2 MW
batte-
ries
300-
350'C
Tempêra turc
25'C
25 ·C
H·C
SO·c
IBO·C
:40-70·C
350·C
120·C
'Tension en
2,IV
I,JV
1,4V
2,IV
2,OV
1,6V
2,lV
circuit ouvert
2-3 V
Energie massique
30
JO
50
90
\\00
: 180-200
150
!Doyenne (Wh/kg)
:Coûr des matières
actives par kWh
10
3
0,3
0,2
0,3
0,2
2,4 env.
: lIase 1 , Pb0 /Pb
:
2
Fig. 1.21.
-31-

---

1.2.3.2 -
LES ACCUMULATEURS AU PLOMB
L'accumulateur au plomb utilisé de nos jours a été mis au point
par
PLANTE
en
1860.
Il
nia
subit
jusqu'à
nos
jours
que des
modifications
destinées
à
améliorer
ses
performances
mais
le
principe de base reste toujours le même [14].
PRINCIPE
Il.
est
bien
connu
et
consiste
à
transformer
de l'énergie
électrique en énergie chimique et réciproquement.
A la décharge,
i l y a s~ission de l'acide sulfurique:
d'une part,
formation d'eau et d'oxyde plombeux à
l'. anode,
d'autre
part,
formation
d'un
sulfate de plomb
insoluble à la cathode.
Si
l'on
pousse trop la décharge,
i l y a formation d'un sulfate
de
plomb
incapable
de
se
décomposer
par
réaction inverse à la
charge,
d'où
le
phénomène
de "sulfatation" des plaques négatives
avec
des décharges prolongées
(les plaques deviennent blanchâtres).
A
la
charge,
le
phénomène
est
inverse ce qui conduit en fin de
charge
à
une
électrolyse
de
l'eau
accompagnée
d'un dégagement
d'hydrogène à la cathode.
CARACTERISTIQUES CHARGE/DECHARGE
La
figure
1.22
donne
les
caractéristiques
de
charge et de
décharge
d'un
élément
de
batterie
d'accumulateur
au
plomb
en
fonction de l'état de charge.[l2]
-32-

---

v
2,4
charge
2,2
décharge
2
1,8
Capacité
1,6 '------f-----±------!-----..,-t-::-::-:---_
50%
100%
Tension de charge et de décharge d'un accumuLateur au pLomb
Fig. 1.22
Caractéristiques de charge et de décharge
d'un accumuLateur au pLomb à éLectroLyte
Liquide
Sous
peine
de
détruire
la
batterie
il
est
important
de
connaître
les
caractéristiques des butées atteintes à la fin de la
charge ou de la décharge.
La
tension en fin de charge est de 2,35 à 2,4 volts par élément
au repos.
La tension en fin de décharge est de 1,8 volts par élément.
On
ne
descend pas en général au dessous de 20 % de la capacité
de
la
batterie
et
la valeur ci-dessus est une valeur limite à ne
pas
dépasser
sous
peine
de
sulfatation
importante
des plaques
négatives.
Sinon,
i l
y
a
perte
de capacité, augmentation de la
résistance interne, d'où baisse de tension.
En
conclusion,
dans
une
installation
photovoltaïque
où
le
stockage
est
assuré
par
batteries,
et où l'on souhaite pour des
probl~mes
de
coat,
amortir
l'investissement
sur
10 ans,
il est
nécessaire
de
surveiller
l'état
de
charge
ou
de
décharge des
batteries,
car
un
fonctionnement
prolongé
dans
un sens ou dans
l'autre aboutit tr~s vite à la destruction de l'accumulateur.
-33-

---

LE STOCKAGE DE L1ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE
Les
batteries
au
plomb qui sont utilisées pour le stockage de
l'énergie électrique sont de technologies anciennes.
Il
se
trouve
que
les
accumulateurs
au
plomb
répondent
actuellement
à
des
besoins
très
variés.
Ceci se traduit par des
caractéristiques
qui
peuvent
être
l'aptitude
au
cyclage
et
l'aptitude
à
la
surcharge.
Ces
accumulateurs
ne
nécessitent
généralement que peu de maintenance et ont une faible auto-décharge
L'auto-décharge
de
ce
type
de
batterie
n'avait
pas été la
préoccupation
des
constructeurs,
puisqu'elle était compensée dans
les
applications
de
secours,
par
un
courant
fourni
par
des
chargeurs
alimentés par le réseau électrique,
l'énergie étant ainsi
bon marché.
Par
contre
pour
l'application
photovoltaïque,
cette
auto-décharge
se
trouve compensée par une recharge assurée par des
cellules
photovoltaïques
coûteuses.
Il
s'est
ainsi
avéré
indispensable
de
diminuer
l'auto-décharge
des
batteries
stationnaires,
d'où les nouveaux modèles de batterie au plomb-plomb
doux
apparus
entre
1975
et
1980,
dont
la
caractéristique
supplémentaire,
par
rapport
à
l'ancienne
génération est la plus
faible auto-décharge et l'entretien réduit au minimum.
Il
en
découle
que ce nouvel accumulateur au plomb est de loin
le
plus
apte
à répondre aux besoins de l'industrie photovoltaIque
car
i l
se
trouve
par
rapport
aux
autres
générateurs
électrochimiques
être
le
moins
cher
et son poids,
préjudiciable
dans
certaines
utilisations
(embarquées)
n'est
plus vraiment un
inconvénient puisqu'il s'agit généralement d'installations fixes.
Les
différentes
caractéristiques
enoncées
plus
haut ne sont
jusqu'ici
jamais
exigées
ensemble pour une application donnée, si
bien
qu'en
pratique,
un
accumulateur
destiné
au démarrage d'un
-34-

---

véhicule
à
moteur
thermique,
sera par conception,
très différent
par
exemple
d'un
accumulateur
destiné
au
secours
dans
une
application de télécommunication [15].
En ce qui concerne le stockage de l'énergie photovoltarque, qui
présente
en
définitive
une
grande diversité d'applications, nous
observons
des
insuffisances
au
niveau des accumulateurs actuels.
Les
travaux
de
recherche et de développement portent actuellement
sur
un
nouveau
type
d'accumulateur
qui
devrait
présenter
les
caractéristiques suivantes :
Meilleur
rendement
énergétique
par
rapport
aux
rendements actuels
- Nombre de cycles de charge et de décharge élevé,
- Très faible taux d'autodécharge,
-
Moindre coût possible,
-
Entretien minimum.
-35-

---

1.2.4 - COUPLAGE GENERATEUR-BATTERIE-RECEPTEUR
1.2.4.1 -
FONCTIONNEMENT AVEC STOCKAGE D'ENERGIE ELECTRIQUE
Nous
avons
montré
que
dans certaines conditions, le couplage
direct
d'un
générateur
photovoltaïque
à
une batterie permettait
d'obtenir
un
fonctionnement
sensiblement
optimal
du
générateur
(Vopt
= UB).
Cette
structure avec stockage de l'énergie autorise
une
utilisation en différé de l'énergie emmagasinée.
La capacité de
la
batterie
est déterminée en fonction de l'autonomie souhaitée et
de
la
puissance
du
générateur.
Cette
structure
est
utilisée
actuellement
pour la réalisation de microcentrales autonomes,
telle
celle
de
NIAGA
WOLOFF
au
SENEGAL
d'une
puissance installée de
10 KW [1]
ou
pour
l'alimentation
de
dispositifs
mobiles
(télécommunications,
alimentation
d'appareils
électroniques,
montres à quartz, microordinateurs etc ... ).
Le
principal
avantage
de
ces
structures est de permettre le
fonctionnement des récepteurs en l'absence d'ensoleillement.
Cependant,
le
rendement médiocre des batteries (60 à 80 %), le
coût
relativement élevé,
le poids et l'encombrement n'autorisent le
choix
de ces dispositifs que pour des puissances installées faibles
(inférieures à 10 KW).
1.2.4.2 -
FONCTIONNEMENT "AU FIL DU SOLEIL"
Dans
certaines
applications
photovoltaïques,
le
stockage de
l'énergie
électrique
n'est
pas nécessaire.
Dans le cas du pompage
photovoltaïque,
l'énergie
produite
est
utilisée
pour stocker de
l'eau.
Le
fonctionnement
"au
fil
du
soleil"
est
obtenu
par
l'utilisation
de
groupes à vitesse variable utilisant des machines
à
commutateurs
électroniques
associées
à des pompes centrifuges.
Dans
ce dernier cas le couplage s'effectue par l'intermédiaire d'un
convertisseur
continu-alternatif
type
onduleur
de
tension ou de
-36-

---

courant.
Le
fonctionnement
optimal
du système photovoltaïque est
obtenu
par
une
étude
approfondie
de
l'ensemble
du
dispositif
[17],[18].
1.2.4.3 -
FONCTIONNEMENT AVEC BATTERIE TAMPON
La
production
d'énergie
solaire étant aléatoire (périodes non
ensoleillées
et
nocturnes),
il est nécessaire de faire appel à des
énergies
complémentaires
pour
obtenir un fonctionnement permanent
sans
stockage
d'énergie
électrique.
L'énergie complémentaire peut
être
apportée
soit
par
les
énergies
renouvelables
(énergie
éolienne,
biogaz . . . ),
soit
par
les
dispositifs
conventionnels
(groupes diésels,
traction animale . . . ).
Nous
abordons
dans
ce
cas,
le
principe
des microcentrales
multigénérateurs.
Les problèmes posés par ce type de microcentrales
~ont
l'optimisation du fonctionnement des sources d'énergies
renouvelables par suite de leur coût d'installation,
-
le couplage de ces diverses sources entre elles,
le transfert en temps réel de toute l'énergie produite
vers les récepteurs.
Etudions
les
principales solutions envisageables pour résoudre
ces problèmes.
Nous
avons
montré
que
l'optimisation
du
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
couplé
à
une
charge
quelconque était
réalisable
par
un
convertisseur
statique.
Il en est de même pour
d'autres
générateurs
d'énergie électrique tels les éoliennes à axe
horizontal
[19],[20].
-37-

---

Le
problème du couplage des divers générateurs est plus délicat
par
suite
de la nature mime des sources et ~es grandeurs délivrées
(tensions,
courants).
La
structure
de
couplage
doit
permettre
d'imposer
une
tension
de sortie commune à toutes ces sources afin
de
simplifier
le
couplage avec les récepteurs. Diverses solutions
ont été proposées ou sont en cours d'étude actuellement;
le
couplage par diode et asservissement de la tension
de sortie de chaque générateur à une valeur commune
[21];
le
couplage
par
diode et batterie tampon qui a déjà
fait
l'objet
de
travaux
antérieurs
[22]
et
dont
le
schéma
synoptique est représenté sur la figure 1.23.
Dans
ce
dispositif,
la
tension
de
sortie
du
couple
générateur-convertisseur
statique
est
imposé
par la batterie qui
fonctionne
alors
en
tampon.
Le
degré de liberté qu'offre chaque
convertisseur
peut
alors
itre
utilisé
pour
l'optimisation
du
fonctionnement du générateur associé.
Le
seul
problème
restant
alors
à
résoudre
dans
cette
configuration,
est le transfert de toute l'énergie produite par les
générateurs
vers
le (ou les)
récepteurs,
la batterie devant rester
transparente.
La
solution
retenue
lors
de
travaux
antérieurs
consiste
à
effectuer
un
asservissement
à
courant
nul
dans la
batterie
par
contrôle
de
la
puissance
transmise au récepteur à
l'aide d'un convertisseur statique.
Dans
ces
conditions,
toute la puissance fournie est transmise
au
récepteur
et
la
batterie supposée chargée fonctionne alors en
tampon.
Ce
type
de
fonctionnement
suppose
que
le
récepteur puisse
fonctionner
à
puissance
variable
et
qu'il
est dimensionné pour
pouvoir
absorber
la
puissance
maximale
fournie
par
les divers
générateurs.
-38-

---

Les avantages d'un tel dispositif sont évidents
dimensionnement
des
batteries
beaucoup plus faible,
soit diminution du coût, du poids et de l'entretien,
- rendement excellent puisque uniquement lié au rendement
des convertisseurs statiques.
Conclusion:
Notre
travail
étant
une
contribution
à
la
réalisation
d'une
microcentrale
énergétique
multigénérateurs
éoliens
et photovoltaïques, nous nous proposons à partir de l'étude
précédente
de
décrire
le
matériel
expérimental
réalisé
pour
optimiser
le
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
de la
centrale
et
pour
assurer
le
transfert d'énergie vers une charge
variable.
1 -
-
-
-
-
-
-
..
-
-
.. -
-
-
-
·1
1
Générateur
f- Adaptateur 1--'+
Récepteur
1
1
dbptateu
1
T
3
1 - -
J a .t
"ii
1
Génératel,/r
Adaptateur
t--
2
H*, 1 Batteries 11
2
,
f
Ua
1
1
1
2
v
,
1
t
1
,
1
Régulation
1
L
1
.1
Générateur
AdJptat~"r
n
V n L - - - - - '
Fig. 1.23. Couplage multi9énérateurs par diodes et batterie tampon
-39-

---

CHA PIT R E -
II
LE DISPOSITIF
EXPERIMENTAL
-40-

---

Avant
de
décrire
le
dispositif
expérimental réalisé et afin
d'en
expliquer
les
contraintes, nous devons décrire brièvement la
microcentrale énergétique en cours d'étude.
2.1 -
MICROCENTRALE ENERGETIQUE
Elle
a
pour
but
de
simuler
le fonctionnement d'une petite
centrale
autonome
implantée
en
zone
isolée
(zone
sahélienne)
pouvant
assurer
l'électrification
220 V
d'un
village
et
l'hydraulique villageoise.
Nous
disposons
à
l'E.N.S.U.T
de
Dakar
de
2
générateurs
photovoltaïques
de
1,5
KW et 400 W et de 2 générateurs éoliens de
lKW
et 100 W. Divers travaux sont menés actuellement pour optimiser
le
fonctionnement
de chacun de ces générateurs [17],[19],[23]. Une
concertation
entre
les
diverses
équipes de recherche a abouti au
choix,
dans
un
premier
temps,
d'une
structure
de couplage par
diodes et batterie tampon 48 V.
Un
onduleur
48/220V
de
lKW fournit l'alimentation électrique
220V
et une charge variable absorbe l'excédent de puissance fournie
par
les
générateurs.
Le
schéma synoptique de cette microcentrale
est donné par la figure 2.1.
2.2 - DISPOSITIF ETUDIE
2.2.1 - CAHIER DES CHARGES
Notre
travail
consiste
à
optimiser
en
temps
réel
le
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
de
400W
et
de
le
coupler
par
diode
et
batterie
tampon
à une charge variable. La
batterie
de
48V
n'étant
pas disponible lors de nos travaux, nous
avons
utilisé
une
batterie tampon 'de 24V ce qui n'affecte en rien
les réalisations.
-41-

---

1
1
Î
l'éO 1ienne
1 kw
1
-
C. S.
~
"".
1
L
l
-.J
L
T J
220 V
-l
-
Onduleur
,---
1
1
1
1
éolienne
100 w
--a.J.
r - -
-
C.S.
ri
L
J
J
J
-1
.
--,
l
génerateur.
Il
"1
1
photovo lta-;I
~
~
---,
.,...,
que
,
N
1
1
1
400 w "
....,
t0
Batterie
.
L
rOt:f\\'ertis r----------
Charge
48 V
seur
f -
1générateur 1
1
variable
photovol-
...bL
_J
l
J
C.S. 1
---J
---J
taï que
~-.
~
l
1,5 kw _J
L
T J
....,
Il Asservissement
---J
C.S. : Convertisseur statique
"Fig. 2.l.:Schéma synoptique de la microcentrale

---

Les deux tâches matérielles à réaliser sont donc
-
l'optimisation du fonctionnement du générateur de 400W,
-
l'asservissement à courant nul dans la batterie.
Diverses
méthodes
analogiques
ou numériques ont été proposées
pour
l'optimisation
du
fonctionnement
d'un
générateur
photovol taïque.
[9)
De
même,
des solutions analogiques ont déjà été proposées pour
l'asservissement à courant nul dans la batterie.
[22J
Les
objectifs
prioritaires
de
la
réalisation
étant
la
simplicité,
la
souplesse et la fiabilité,
nous avons opté pour des
dispositifs
à
commande numérique par microprocesseur où, un nombre
maximal
de
tâches sont réalisées par logiciel simplifiant ainsi le
matériel.
Le
générateur
photovoltaïque
délivre
une
tension maximale à
vide
de
aov
et
un
courant
maximal de l'ordre de 7 Ampères dans
certaines conditions météorologiques.
Afin
d'assurer
l'alimentation
énergétique des divers systèmes
d'optimisation
de
la
microcentrale,
la
batterie
doit
pouvoir
fonctionner
exceptionnellement
en
élément
de stockage et fournir
l'alimentation
électrique
dans
le
cas
où
les
générateurs
ne
fourniraient
aucune
énergie.
Il est donc nécessaire de prévoir des
dispositifs de surveillance de l'état de charge de la batterie.
2.2.2 - SCHEMA SYNOPTIQUE
L'étude
de
ces
diverses
contraintes
a
abouti
au
schéma
synoptique
de
la
figure
2.2.
Il
comprend le matériel destiné à
exécuter les 2 tâches précédemment définies :
-43-

---

tâche 1 : optimisation du fonctionnement du générateur
photovoltaïque
par
asservissement
de la tension de fonctionnement
du
générateur,
comprenant un convertisseur statique et sa commande
numérique autonome
;
-
tâche 2 : asservissement à courant nul dans la batterie
comprenant
un
convertisseur
statique et le matériel nécessaire au
contrôle par calculateur du courant dans la batterie.
Ces
deux
tâches
font
appel à des grandeurs physiques dont le
conditionnement est assuré par une carte commune.
Le
transfert
énergétique étant réalisé par des convertisseurs,
nous
nous
proposons dans un premier temps de décrire l'étude et la
réalisation de ces convertisseurs.
-44-

---

HACHEUR 1
HACHEuR 2
Batterie
~
~
ta~on
~U8
R
l i T R2
l
,1 /../
.........
Conditionne~nt des
~___
.--
Solarimètre
signaux
1
~
lE
Ul
!
- - - - -
- - -
1
ï Ir-
1
.1 1
~:
1
1
1
1 1
1
Enregis~reur
1 1
1 t
Unité centrale 6809
1
,.
..
1
L __
_ _J
Table traçante
PRO
: Processeur spécialisé 6809
ACQUi 1 : Carte d'acquisition et de comr.ande
~rf":J1"
? .
..
l !:l;>rï rroant e
€
·~nso le i lleiJent
CI
tarte d'Interface
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_
_-J
L_
R1
Rapport cyc lique n°
;(2
..
•
ne Z
~û
re~sion et courant générateur
Fig. 2.2. : Le ~ispositif ex~éri~ntal
U3; 16 : •
•
batterie
•

---

2.3 -
ETUDE ET REALISATION DES CONVERTISSEURS
Le
schéma
synoptique
du
transfert éner9étique ,est représenté
sur la figure 2.3.
Générateur
pliOfovo ltaï~e
Converti s-
Convertis-
t3L
seur
seur
Récepteur
- - -
- -
n° l
n° 2
L--._.
Batterie
Rl
24 V
R2
Fig. 2.3. Synoptique du système étudié
2.3.1 - CAHIER DES CHARGES -
STRUCTURES
Le
schéma synoptique fait apparaître 2 convertisseurs dont nous
allons analyser et définir les structures.
La
définition
de
la structure repose sur un certain nombre de
concepts
fondamentaux
car
l'élaboration
d'une
structure
en
électronique
de
puissance
requiert
la connaissance du critère de
compatibilité
des
branches
et
celui
de la non-discontinuité des
variables
d'état
(courant
dans une inductance,
tension aux bornes
d'un
condensateur).
Le
non
respect
de
ces
deux
critères peut
entraîner des conséquences désastreuses à l'endroit du matériel.
-46-

---

Ainsi
-
Il est impossible de connecter une source de tension avec un
circuit
se
comportant
lui-même
comme une source de tension
(ex :
batterie
ou
condensateur).
Il est obligatoire d'intercaler dans ce
cas une inductance en tampon.
Il
est
également
impossible
de
connecter une source de
courant
avec
un circuit se comportant comme une source de courant.
Dans
ce
cas,
on
intercale
obligatoirement
entre
les deux, une
source de tension en tampon
(ex: condensateur).
Concernant la non discontinuité des variables d'état
Il
est
impossible
d'ouvrir
le
circuit
d'une source de
courant.
Celui-ci doit être commuté obligatoirement dans un circuit
annexe.
Il
est également impossible de mettre en court-circuit une
source de tension.
La source doit être protégée à cet effet.
Dans
notre
montage,
une batterie constitue la source d'entrée
du
convertisseur
de
sortie.
Nous avons choisi pour nos essais une
charge
R,L
dimensionnée
pour
absorber
la puissance maximale que
peut délivrer le générateur photovoltaïque.
Les
lois
d'association évoquées plus haut nous conduisent à la
structure
dite
hacheur
dévolteur ou hacheur série pour coupler la
source
de tension
(batterie)
à la branche courant constituée par la
charge R,L (figure 2.4).
Hacheur
=/
R
Us
/
/
L
Fig. 2.4.
Liaison batterie - charge
-47-

---

Le
convertisseur
de tête assure la liaison entre le générateur
photovoltaïque
et
la
batterie.
En
général,
le couplage entre un
générateur
de
courant
et
une
branche
tension s'effectue par un
hacheur
dit
survolteur
ou
hacheur parallèle [24]. La f.e.m de la
batterie
à
notre disposition est de 24 V et la tension optimale du
générateur
voisine
de 60 V.
La contrainte d'abaisser la tension du
générateur
pour
l'adapter
a
celle
de
la
batterie, nous impose
l'utilisation
d'un
sytème dévolteur.
Il nous parait donc judicieux
dans
le but de minimiser le nombre de convertiseurs, de transformer
artificiellement
la
nature
de
ces
sources
afin
d'utiliser
un
hacheur
dévolteur.
Il
est alors nécessaire de disposer aux bornes
du
générateur
photovoltaïque
un
condensateur
pour
affirmer son
caractère
de
branche
tension
et
en
série
avec la batterie une
inductance
pour
que
la
charge
soit
une
branche
courant. Ceci
conduit au schéma de la figure 2.5.
Générateur
r------,..---~Ha chGur
j")hotovoltaïque
I~
/
,1
L
/===
1_--.----1
Fig. 2.5. : Liaison générateur - batterie
Les
expressions
qui
régissent
ce
montage moins connu que le
précédent sont :
dIL = Vopt - UB
dt
L
dIL + UB = 0
dt
-48-

---

La
résolution
de
ces équations nous donne les indications sur
le
dimensionnement
de
l'inductance
pour
limiter l'ondulation du
courant
dans
la
batterie.
En
effet, c'est de la "qualit~" de ce
courant
que
dépendront
les performances de la régulation que nous
présentons par la suite.
2.3.2 - FREQUENCE DE FONCTIONNEMENT - FILTRAGE
Le
choix
de
la
fréquence
de fonctionnement est un compromis
entre
les
pertes
par commutation des interrupteurs qui augmentent
avec
la fréquence et la taille des éléments de filtrage qui diminue
quand la fréquence augmente.
Les
éléments
de
filtrage sont nécessaires afin de r~duire les
ondulations
provoquées
par
le
hacheur
au
niveau
des grandeurs
d'entrée
et
de
sortie.
(inductance
en
sortie,
condensateur en
eptrée) •
Pour
ce
qui
est
de
l'inductance, l'utilisation de noyaux en
ferrite,
à
fréquence
élevée,
permet
de
réduire
les pertes par
courant de Foucault et par hystérésis.
La
plus
basse fréquence compatible avec les pots de ferrites à
notre
disposition
est
de
l'ordre
de 20 Khz.
Nous adoptons cette
valeur de la fréquence dans la suite de notre travail.
Nous
calculons
l'inductance
de
filtrage
à
partir
de
l'expression suivante
L = Ve x tf x to
AI. T
où Ve = tension à l'entrée du convertisseur
to = temps d'ouverture de l'interrupteur
tf = temps de fermeture de l'interrupteur,
AI = ondulation crête à crête du courant dans le récepteur.
-49-

---

L'ondulation
maximale
est
obtenue pour un rapport cyclique de
50
% . En considérant un taux d'ondulation de 10 % sous la tension
optimale de GOV on aboutit à une inductance de l'ordre de 600 ~H.
Le
taux
d'ondulation
admissible
AVM sur la grandeur d'entrée
détermine
la
valeur
minimale
de
la
capacité
du
condensateur
d'entrée.
La
capacité du condensateur d'entrée est choisie à partir de la
relation :
C ~
l
x\\-i-R)
AVMax. f
En
admettant
un
taux d'ondulation de l
% et en remarquant que le
cas
le
plus défavorable est obtenu pour un rapport cyclique nul
le
calcul
donne une valeur de la capacité du condensateur d'entrée
C.~330JlF
2.3.3. - DIMENSIONNEMENT
Hacheur N° l
(couplage générateur-batterie)
Le
hacheur N°l doit être en mesure d'assurer le transit des 400
watts
fournis
par
le
générateur
photovoltaïque et supporter une
tension Vmax de 80 volts environ.
A
la
sortie
du hacheur on retrouve au rendement près toute la
puissance
d'entrée
sous
une
tension
de 24 volts représentant la
force
électromotrice
de
la
batterie tampon actuellement utilisée
dans notre montage.
Cela
veut
dire que le hacheur doit pouvoir conduire un courant
maximal Imax de l'ordre de 17 A.
L'interrupteur
de
puissance
que
nous
allons
choisir
doit
respecter les caractéristiques suivantes
-50-

---

-
Vceo > SOv
-
lcm > 17A
temps
de montée et de descente
(tr et tf)
les plus faibles
possible afin de réduire les pertes de commutation.
Hacheur N°2
(couplage batterie-charge)
Il
obéit
au
même cahier de charges que le hacheur N°l c'est à
dire
assurer
le transit vers la charge d'une puissance maximale de
400w
sous
une
tension de 24v.
Nous l'avons construit identique au
hacheur N°l.
2.3.4 - CHOIX DE LA TECHNOLOGIE -
REALISATION PRATIQUE
La
fiabilité
des
montages
électroniques
destinés
aux
installations
solaires revêt un aspect primordial. Dans ce but nous
avons
choisi
de
commander
tous
nos dispositifs par une commande
numérique
privilégiant
fortement
le
logiciel
par
rapport
au
matériel.
Les
commutateurs
de
puissance
offerts
sur le marché pour la
réalisation
de hacheurs performants sont le Transistor Bipolaire et
le MOSFET.
Le
tableau
2.6
résume
les
avantages et les inconvénients de
chacun.
Le
bipolair~ nécessite pour sa commande une attaque bipolaire en
courant
tandis
que
le
MOSFET
en
raison
de
sa haute impédance
d'entrée
est
commandé
par une tension unipolaire. Cette propriété
constitue
un
avantage
de
ce
dernier pour un interfaçage avec un
système de commande numérique.
Le
MOSFET
présente
également
des
pertes de commutation plus
réduites
liées
à des durées de commutation inférieures à celles du
bipolaire.
-51-

---

Malgré
les
progrès récents le bipolaire reste plus performant
pour
la
tenue
en
tension.
Le domaine d'application privilégié du
MOS
se limite actuellement a 0-200 volts, domaine auquel appartient
notre application.
Cependant
le principal inconvénient du MOS réside dans la chute
de
tension élevée à l'état passant par rapport au bipolaire, ce qui
constitue
un handicap dans les applications photovoltaïques où l'on
recherche le meilleur rendement.
Compte
tenu
de
cette
analyse, nous avons choisi de mettre en
oeuvre
un commutateur qui marie les avantages des deux précédents :
le
darlington
mixte MOS-BIPOLAIRE que nous appelons BIPMOS (figure
2. 7 ) .
Notons
que
cette structure de commutateur intégré se rapproche
du commutateur idéal.
\\----------------------------------------------------- --------1
(
)
(
TRANSISTOR
:
bipolaire
:
M 0 S
)
(-----------------------------:---------------:---------------)
(
5
11
)
3
4
( Impédance d'entrée
10
-
10 n
10
-
10 0)
(
:
:
)
(-----------------------------:---------------:-------------8-)
( Gain en courant
:
5 - 20
:
lOS
- 10
)
(
:
:
)
(-----------------------------:---------------:---------------)
( Chute de tension relative
)
( à un courant élevé
faible
é l e v é e )
(
:
:
)
(-----------------------------:---------------:---------------)
(
Courant de saturat i on
élevée
faibl e
)
(
:
:
)
(-----------------------------:---------------:---------------)
( Vi tesse de commu ta tion "on":
700 ns
200 ns
)
(
:
:
)
(-----------------------------:---------------:---------------)
( Vi tesse de commutation "off":
2
IJ s
400 ns
)
(
:
:
)
(-----------------------------:---------------:---------------)
( Perte en commutation
:
élevée
:
faible
)
(------------------------------------------------------------_\\
Fig. 2.6.
-52-

---

La
chute de tension en conduction Vcebm d'un montage BIPMOS est
Vceom ;
Vbe + Ic.Ron /P
Le
fait
d'associer
un
transistor
bipolaire au MOS divise en
quelque
sorte la résistance Ron du MOS par le gain du bipolaire.
La
solution
Bipmos
permet l'utilisation d'un transistor MOS ayant une
résistance
plus
élevée
qu'un
MOS
équivalent
d'où une réduction
importante du coût de l'interrupteur.
Le
montage
BIPMOS présente encore d'autres avantages au niveau
du comportement en commutation :
1°)
Faible
capacité
d'entrée,
5
fois
moins
qu'un
MOS
équivalent. Ceci permet une mise en conduction plus aisée.
2°)
Le
transistor
de
puissance
bipolaire
fonctionne
en
quasi-saturation
donc
son
aire
de
sécurité
en
commutation est
améliorée et la commutation à l'ouverture est très rapide.
3°)
La
jonction
base-émetteur
du transistor de puissance est
connectée
en
série avec la diode Source-Drain du transistor MOS et
évite
ainsi
le
passage éventuel d'un courant inverse dans le MOS.
Les
effets
dûs
au
passage
d'un
courant inverse suivi d'un fort
gradient
de
tension dY/dt génant dans les montages en pont peuvent
être ainsi éliminés par simple polarisation négative du transistor.
o
G
E
Figure 2.7.
Le montage BIPMOS
-53-

---

2.3.5 -
PERTES DU CONVERTISSEUR
Le
rendement
du
convertisseur doit être aussi voisin de l.que
possible.
Il est donc impératif de minimiser les différentes pertes
à savoir :
-
Pertes dans les inductances
- Pertes dues à la diode
-
Pertes dans le commutateur de puissance
2.3.5.1 -
PERTES DANS LES INDUCTANCES
Elles sont pour les inductances classiques de deux types
-
Pertes fer,
-
Pertes cuivre.
Ces
pertes peuvent être minimisées par l'utilisation de selfs à
noyaux
de
ferrites
et de fréquence de hachage élevées (diminution
du
volume
de
cuivre
pour
une
même
valeur
de
l'ondulation de
courant).
2.3.5.2 -
PERTES DUES A LA DIODE
Ces
pertes
sont
dues à la chute de tension directe aux bornes
de
la
diode à l'état passant et aux phénomènes de recouvrement qui
accompagnent
le
blocage.
Ces pertes sont réduites par le choix de
diodes
rapides
et
non
surdimensionnées en tension.
D'autre part,
des
phénomènes
de
recouvrement
inverse
introduisent
des pertes
additionnelles dans le transistor.
-54-
.

---

2.3.5.3 -
PERTES DANS LE COMMUTATEUR
* PERTES DANS LE TRANSISTOR BIPOLAIRE
Ces
pertes
sont
principalement
liées
aux
phénomènes
de
commutation.
L'énergie dissipée à chaque ouverture vaut
tf
Jv.
Wo =
I .dt soit Wo = (Vm.lm.tf)/2
( l )
0
où tf = temps de descente du courant transistor
Vm = tension de travail du convertisseur = Vopt
lm
= courant
maximum fourni par le générateur photovoltaïque •
pcrête/Vopt
L'énergie dissipée à la fermeture du transistor vaut:
W
= J:.I.dt soit W = (Vm.lm.tr)/2
(2)
f
f
o.
où tr = temps de descente du courant transistor.
Pertes par conduction dans le transistor bipolaire
P
=
(Vcesat. Icsat. e )/T
cond
où Vcesat = tension de saturation du transistor
Icsat
= courant de saturation
Il
e = temps de conduction du transistor
liT
= fréquence de fonctionnement.
Remarque:
(figure 2.8)
On
constate
que,
pratiquement,
la
tension
commence
déjà à
croître
à
la
fin du temps de stockage et que, par conséquent, les
pertes
de
commutations
à l'ouverture sont plus élevées que celles
calculées à l'aide de la formule
(1).
-55-

---

Blocage dans un hacheur dévolteur
Transistor
E
lch
-----
0, l
:0,02 l c
0
1
ts
1
1
tf
t
..'
k
>1
r-:
1
1
1
Itt 1
..
~
1
1
1
1
Figure 2.8.
Mise en conduction dans un hacheur dévolteur
lc \\
Mise en conduction
VCE
du transistor
E
---- --- -4---- - -
lch
lch
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
VCE SAT
1
1
1
1
1
1
1..
~ 1
t
1
t r i
,
-56-

---

Les
valeurs
obtenues
à
l'aide
de
la
formule (3) sont plus
proches
de
la
réalité
que celles obtenues à l'aide de la formule
( 1) •
Wo = Vm.Im.tf
( 3 )
[25]
De
même,
dans
la
pratique,
la
tension
ne
descend
pas
brusquement
comme
le
montre
la
figure
2.8.
Il
est prudent de
prendre l'expression suivante:
W ;:; Vm.Im.tr
f
* PERTES DANS LE M.O.S
Ces
pertes
proviennent principalement de la résistance à l'état
passant du MOS ~
2
2
W = Rdson.ID .tf = Rdson.IB .tf
ID
courant de drain
lB
courant de base
2.3.5.4 - MINIMISATION DES PERTES
En
ce
qui
concerne
le
hacheur,
la réduction des pertes est
obtenue
en
améliorant
la
commande
des
interrupteurs.
Cette
amélioration
ne
met
pas
forcément
en
oeuvre
des
circuits
sophistiqués
et coûteux, mais nécessite plutôt une bonne conception
du
circuit
de
commande
de façon à obtenir des commutations aussi
courtes que possibles.
Par
conséquent,
un
bon circuit d'attaque permet d'obtenir des
convertisseurs
travaillant
à
fréquences
relativement
élevées,
pertes
minimales
et
éventuellement
sans
réseaux
d'aide
à
la
commutation.
Les
remarques
effectuées
au
cours
de
ce
paragraphe
ont
contribué
à adopter la commande rapprochée dont le schéma est donné
à la figure 2.9.
-57-

---

Le circuit de commande rapprochée se compose :
d'un
montage à transistors complémentaires "TOTEM POLE"
bien
adapté
pour
la
charge
et la décharge rapide de la capacité
parasite d'entrée du MOS,
d'un circuit de protection du MOS obtenu en détectant la
tension Vce du transistor bipolaire,
d'un
circuit
de mise en forme à portes MOS des signaux
de
commande
du
Hacheur issus du dispositif d'isolation galvanique
(optocoupleur HP 2530 à faible capacité parüsite).
+15
D
o
Or~in
lK
lK
Vo
Grille
10K
CD 4093
HP 2530
33nf
Emetteur
Fig.
.2.S.
L~ Commande r~pprochée
-58-

---

EVALUATION DU RENDEMENT
L'évaluation
des
pertes a été réalisée pour une puissance test
de fonctionnement égale à 368w.
( le = 7,68A
Ve = 48v )
* TRANSISTOR
-
Pertes de conduction = Vcesat x Ic x R
= 1,5 x 7,68 x 0,5 • 5,76 w
-
Pertes de commutation
-6
à la fermeture Vm x lm x tr = 48 x 7,68 x 1,2.10-6
à l'ouverture
Vm x lm x tf = 48 x 7,68 x 0,4.10
nous considerons qu'elles sont négligeables.
Pertes de commande
V = 15v
I c . quelques nA
R = 0,5
commande par tension
* DIODE
Vd = 1,5v
Id = 7,68A
R = 0,5 ==> P diode = 5,76 w
Au
niveau
de
la
diode de roue libre,
les pertes à la mise en
conduction et au blocage sont négligeables.
* INDUCTANCE
Les
pertes
dans
les
inductances
sont
essentiellement
proportionnelles
à
la
température.
Nous les estimons à 4w dans le
cas de selfs à noyaux de ferrites [25].
A
l'issue
du
bilan
nous
pouvons
conclure que les pertes de
l'interrupteur
sont
de
l'ordre
de
Il,52
w
et celle du hacheur
d'environ 15,52 w ce qui aboutit à un rendement de 95,7 %
-59-

---

On
remarque
que
les
pertes
de commutation sont pratiquement
nulles.
Le
rendement
demeure
sensiblement
constant
pour
des
puissances différentes de la puissance nominale.
Ainsi,
pour une puissance de fonctionnement de 120 w nous avons
estimé
les
pertes
du
hacheur
de
l'ordre
de 6 w. Cela donne un
rendement de 95 %
En chargeant le hacheur avec une batterie 24v, on mesure
Vs = 24v
Ve = 55v 1
à l'entrée
à la sortie
le = 4,2A
Is = 10,3A
le
calcul
aboutit à un rendement global du transfert de l'ordre de
93 % pour l'installation.
En
conclusion le convertisseur statique pour lequel nous venons
d'évaluer
les
performances
est
un
dispositif
électronique
de
puissance
dans
lequel
les
composants
actifs
(MOS,
Transistor
Bipolaire)
fonctionnent
en
commutation,
c'est
à
dire comme des
interrupteurs
commandés.
Les
signaux
de commande sont en général
des
impulsions
modulées
ou
non
qui
activent
les
éléments
de
puissance
à
des
instants
précis suivant une séquence déterminée.
Cette
nature
discrète
et
séquentielle
du
fonctionnement
des
convertisseurs
permet
de les interfacer aisément avec une commande
numérique.
Dans
notre
travail,
la
fiabilité
étant
un
facteur
très
important,
nous
avons
choisi de réaliser cette commande numérique
par
de
la
logique
programmée
qui
assure
en
outre
une grande
souplesse d'utilisation et d'adaptation.
Avant
de développer la commande numérique proprement dite, nous
allons
décrire
le
circuit
de
conditionnement
des
grandeurs
physiques mises en jeu par cette commande numérique.
-60-

---

2.4 - LE CONDITIONNEMENT DES SIGNAUX
Les
signaux
issus des différents capteurs sont des tensions.
Il
faut,
en
vue de leur traitement,
les référencer par rapport au
même
potentiel.
Cela est nécessaire car l'électronique de commande
ne comporte qu'une seule "masse".
Les
étages d'entrée sont constitués de montages différentiels à
forte
impédance
d'entrée
qui autorisent de part leur structure un
traitement efficace du signal.
2.4.1 -
La tension du générateur photovoltaïque
Elle
est
prélevée
directement
aux
bornes
de
la capacité
connectée en sortie des photopiles.
C'est une "haute tension" par rapport aux tensions de la carte
de
commande.
Dans
ce cas,
l'étage différentiel présente une forte
impédance
d'entrée
afin
que
le
courant d'entrée du montage soit
faible.
De plus,
la tension varie dans toute sa gamme de 0 à 80 volts.
La
mise
à l'échelle consiste à obtenir une image proportionnelle à
cette
tension,
comprise
entre
0
et
5
volts
(tension maximale
d'entrée du convertisseur analogique numérique).
L'amplificateur
différentiel
résout
ces
deux problèmes, si
l'on
prend
des
résistances
d'entrée
RI très grande (lMtl) et si
l'on fixe un rapport de réduction de 1/20 (R2 = 50K~).
2.4.2 -
Le courant dans le générateur photovoltaïgue
Le
courant
est mesuré à l'aide d'un capteur à effet HALL (cf
annexe
2) dont la tension de sortie est de 5 volts pour 10 Ampères.
De
plus
on
bénéficie
d'un bon isolement car le capteur peut être
modélisé par un transformateur
(figure 2.10).
-61-

---

I~
Fig. 2.10
+15
r - - - - - - r - -
R
Real
Capteur à
R
+15
effet " HALL"
-15
[j
Nous
avons
associé
au
capteur
un
montage
suiveur
(qain
unitaire)
et une adaptation de l'impédance de sortie a été réalisée
en
prenant
des
résistances
de
4,7
Ka autour de l'amplificateur
opérationnel.
2.4.3 -
La tension de la batterie
La
batterie délivre une tension nominale de 24 volts.
La mise
à
l'échelle
est
effectuée
par une atténuation de rapport
1/6 ce
qui
rend
compatible
son
image
avec
les
niveaux
de tension de
l'électronique d'acquisition.
2.4.4 -
Le courant batterie
Mesuré avec un capteur à effet HALL en série avec la batterie,
nous
avons
adopté
le même principe de mesure que celui du courant
du générateur.
2.4.5 -
L'ensoleillement
La
mesure
du flux solaire est effectuée par un pyranomètre à
thermopile
de
Moll
modèle
CM5 Kipp & Zonen,
très utilisé pour la
mesure
du
flux
dans
les
stations météorologiques.
L'éclairement
-62-

---

reçu
par
le
pyranomètre
est convertie en une tension de 20mv max
2
pour
un
ensoleillement
de
1500W/M .
Cette
tension est prise en
compte
par le système d'acquisition après une amplification de gain
250.
La
tension V issue du pyranomètre est traduite directement en
2
flux en tenant compte de sa sensibilité ( 119 mV/W.CM- ).
[30]
On en déduit que l'éclairement a pour expression:
2.4.6 -
Le filtrage
Le
filtrage
a pour but d'éliminer les harmoniques de tension
de
rangs élevés.
Les causes de ces harmoniques sont essentiellement
liées au hachage.
La
figure
2.11
présente
la
réalisation
d'un
montage
différentiel.
Ce
montage
fait
appel
à
3
amplificateurs
opérationnels
~A 301 dont les 2 premiers sont montés en inverseurs,
tandis que le troisième constitue un amplificateur différentiel.
Les
résistances
par
module
doivent
répondre aux exigences
d'impédance et de gain exposées plus haut.
Les
diodes
montées
tête-bêche entre les entrées constituent
une
protection
contre
une
élevation
accidentelle
de la tension
différentielle (e+ - e-) qui risquerait de détruire l'amplificateur.
Cette
structure
a
été
choisie parce qU'elle nous permet en
plus de faire un filtrage facilement adaptable.
Pour
la
suite
du
travail
et
notamment pour le calcul des
gains,
la
connaissance
de la fonction de transfert de l'étage est
utile.
Nous
la
calculons
facilement
en
décomposant
la
tension
d'entrée V en deux tensions VI et V2 fictives ramenées à la masse.
-63-

---

v = Vl - V2
el = -Vl . R2/Rl . 1/1+R2.C.p
s = e2 - el
e2 = -V2 . R2/Rl . 1/1+R2.C.p
s = V • R2/Rl . l/l+R2.C.p
On constate que le gain en basse fréquence est R2/Rl et que le
filtre ôgit comme un passe-bas du 1er ordre.
Nous
avons jugé acceptable des constantes de temps de l'ordre
de
0,01
s.
Pour
obtenir un bon filtrage sur chaque variable nous
avons
calculé
pour
la
mesure
de
Vg,
Ig,
Ub,
lb
et
E
des
condensateurs
de
0,391-1F
O,22pF
0,39pF
,O,22pF
O,lpF
respectivement.
c
Hl
tIv1
R
1
l
ell
R
V
C
R
Rl
S
t
R
1
1 V2
1
J.
e21
Figure 2.11.
Le montage différentiel
-64-

---

2.5 -
ASSERVISSEMENT NUMERIQUE DU COURANT. DANS LA BATTERIE
2.5.1 -
LE MICROORDINATEUR
Le
dispositif
expérimental
est présenté sur la figure 2.2. Il
est
commandé
par
un
microordinateur
architecturé
autour
du
microprocesseur
6809.
La
commande
numérique par calculateur nous
permet
d'éffectuer
de
nombreuses
manipulations afin de mettre le
système
au
point de manière fiable et d'en élaborer le logiciel de
gestion.
Le
microordinateur
est
monté en kit.
Associé à des disquettes
qui
servent de mémoire de masse,
il assure l'édition,
la lecture et
l'exécution des programmes.
Le
microordinateur
se
présente comme un ensemble modulaire et
extensible
de
cartes connectées sur un bus Motorola type EXORCISER
de 2 fois 43 fils.
Il
est
construit autour du microprocesseur 6809 et présente la
cartographie mémoire de la figure 2.12.
Le
microordinateur
est
de conception modulaire et comporte un
certain
nombre
de
cartes
dont nous allons décrire brièvement les
fonctions.
LA CARTE UNITE CENTRALE comprend
-
Le microprocesseur 6809
-
L'horloge deux phases
Le
moniteur
sur
PROM de 2K octets comportant les fonctions
classiques de mise au point des programmes en langage machine.
La
mémoire
système
de
128
octects
du
moniteur
(pile,'
drapeaux,
vecteurs,
etc •..
)
-65-

---

Fig. 2.12. Cartographie mémoire du microordinateur
FFFF
TAVBUG
09
FOOD
,
RAI;j
CPU
ECOO
Périphériques
EBOO
RAl'~
Utilisateur
E700 , exBjr~~~~tH
E100
DFFF
RAt~
~At~
RAM
5000
L
r.
64 K
64 K
64 1<
4000
R A t4
Vidéo
0000
Page 0
Page 1
Page 2
Page 3
-
Les amplificateurs de bus.
LA
CARTE
MEMOIRE RAM DYNAMIQUE est équipée de 192 Koctets de
mémoire
dont
le rafraîchissement s'éffectue pendant le cycle dP~ de
l'horloge,
ce
qui
permet
de
ne
pas ralentir le microprocesseur
(rafraîchissement transparent).
-
LA CARTE EXTENSION ENTREES-SORTIES comprend
:
2
ports
série
RS
232
indépendants,
dont
la
vitesse de
transmission
est réglable par commutateurs entre 110 et 9600 bauds.
L'un de ses ports est utilisé pour la liaison au terminal vidéo.
-66-

---

LA
CARTE
CONTROLEUR
DISQUE
est
architecturée
autour
du
circui t
WD 2795 de Western Digi tal, qui p,ermet :
-
le contrôle de lecteurs 5 pouces ou 8 pouces,
- le fonctionnement en simple ou double densité.
Pour
notre
application,
nous avons utilisé deux lecteurs 5 pouces
double face et des disquettes formatées en double densité.
La configuration de base du microordinateur est complétée par :
- une imprimante matricielle OKI MICROLINE 182
I)kl
1cr1
-
une table traçante EPSON HI-80.
2.5.2 -
INTERFACAGE
La
carte
d'interface
réalisée
(figure
2.13)
est
au format
Europe
et
dispose
d'un
connecteur
DIN 64 broches qui permet son
enfichage dans le fond de panier du rack d'extension (bus G64) •
Le
microordinateur
ne dispose pas d'un bus externe.
Nous avons
transféré
les
lignes
nécessaires
par
l'intermédiaire
d'un
prolongateur muni de deux connecteurs.
un connecteur 2 x 43 contacts (format MOTOROLA) qui s'enfiche
dans le fond de panier local,
un
connecteur DIN 64 mâle qui apporte l'ensemble des signaux
à l'entrée de la carte d'interface.
-67-

---

J Buffers
l
l\\
Bus
D'adresses
11
l d'adresses j
Elaboration du
tlJ
c
VI
signal SR
3:
tlJ
0
C
- l
VI
0
:::0
0
r
G)
:J:>
Buffers des
1
0
l\\ C"
C"
~
co
c
lignes de con-
~us....Q.e contro--,-€
l!
1
3:
trôle
-
n
:::0
0
0
:::0
0
SR
.....
:z
:J:>
--i
fTI
c
:::0
l
11-
J Buffers de 1
J\\
Bus de données
'1
l données J
11
fig- 2.13. la carte d'interface

---

Concernant
le
choix
des
adresses
où
implanter
notre
application,
nous
avons
opté pour une zone mémoire libre comprise
entre
$ElOO
et
$E6FF.
C'est
la
raison
pour
laquelle
les
périphériques
d'entrées-sorties
(PI.A
et TIMER) que nous utilisons
pour
la
commande
numérique sont respectivement aux adresses $E230
et $E2l0 (figure 2.14)
~ Buffer données
AlI
èS PIA
7611
es TII·IER
N.e
SR
E100 à E6FF
Figure 2.14.
pécodage d'adresse
-69-

---

Connecteur
Bus
G 64
/
~
1,
~
'" 7
~
7
Phil
Ph7
0::
~l
~
~
.
"-
et
~
Q..
, DhO
~
co
u
CB2
f,
~
~
.-l.sol~n
-
c:
lU
,. -
-
~
galvanique
,.
-
-
o
l'
V
L,
~
G.I
"l:J
....
,G.I
C
o
'r-
+'
u
'r-
:z
0
VI
et
U
lo.l
'r-
U
VI
='
CT
V
10
T
~
"l:J
G.I
+'
~
10
V
E / B
10
...,j
1
l.O
....
N .QI
'r-
....
r-lu lt i Plexeur
-
- - . -
~
n::
<.!l
<.!l
>
... .....
-70-

---

2.5.3 -
LA CARTE D'ACQUISITION ET DE COMMANDE
2.5.3.1 -
L'ACQUISITION DES PARAMETRES PHYSIQUES
Le
schéma
synoptique
de
ia figure 2.15 comporte un certain
nombre
de
composants
spécialisés
dont
nous
allons
analyser le
fonctionnement.
* Le multiplexeur analogique
Il
présente
sur
son
unique
sortie
l'un
des
paramètres
appliqués
sur
ses
lignes
d'entrées.
La
voie à sélectionner est
aiguillée
au
moyen
d'une
adresse binaire.
Nous l'avons réalisé à
l'aide de deux circuits CMOS 4052 montés en cascade (figure 2.16>.
E
CD
CD
S
4052
-
4052
k
A
B
C
Figure 2. 16.
Le multiplexeur
*
L'échantillonneur-bloqueur
L' image
de
la
tension
d'entrée mise à l'échelle et filtrée
doit
maintenant traverser un échantillonneur-bloqueur, dont le rôle
consiste
en
la
mémorisation
sur
commande
de
la
tension à son
entrée.
Nous l'avons réalisé comme indiqué à la figure 2.17.
-71-

---

L'amplificateur opérationnel d'entrée a pour rôle d'éviter les
perturbations
de
la
tension
d'entrée lors des commutations de la
porte analogique.
L'interrupteur électronique utilisé a pour nom DG 200, circuit
de
chez
SILICONIX
[27].
Ce
circuit
intégré de technologie CMOS
convient
bien
du point de vue de la tension de polarisation +15v /
-l5v et de plus véhicule des signaux bipolaires.
,
Le
temps de reponse
< l ~5 ) fourni par le constructeur fait
que
l'on peut considérer que les commutations sont instantanées par
rapport
aux
signaux
appliqués.
De
plus
il est actionné par des
niveaux logiques ( TTL ou CMOS
) .
La
mémorisation est assurée par la charge ou la décharge d'un
condensateur.
Après
essais,
la
valeur de 0,1 PF a été adoptée •. A
partir
du moment où elle est chargée,
aucune perte significative ne
,
doit
l'affecter.
Cela
veut
dire
qu'une
bonne
qualité
de
la
mémorisation
est
obtenue
quand
la valeur de la tension mémorisée
reste
quasiment
constante
pendant
la
période
de
conversion
analogique
numérique.
De
ce
fait,
une adaptation d'impédance
s'impose
et
le
suiveur
qui
la réalise doit avoir une très forte
impédance
d'entrée.
Pour
ce
faire,
nous
avons
choisi
un
amplificateur
opérationnel
JFET
TL071.
Son impédance d'entrée de
lo12~ répond largement à nos exigences.
R
R
DG 200
T
s
R
Fig. 2.17. L'échantillonneur ~ bloqueur
-72-

---

* Le convertisseur Analogigue-NUmérique (CAN)
Il
transforme
un
signal
analogique
en
une
information
numérique
disponible sous forme d'un mot binaire.
Notre choix s'est
porté
sur le convertisseur à approximations successives AD 571 (28]
D'ANALOG
DEVICES
pour
une
raison
de disponibilité. Son temps de
conversion
est
de l'ordre de 25 ~s, sa résolution de 10 bits et sa
précision
d'un
1/2
LSB.
La
sortie du convertisseur, prévue pour
s'interfacer
avec
un
microprocesseur, est reliée en permanence au
port A du PIA (Peripheral Interface Adaptor).
Le
PIA
sert d'interface parallèle
entre le convertisseur et
le
bus
du microordinateur.
Nous avons utilisé le mode dialogue par
"handshaking"
entre
le
PIA
et
le CAN en utilisant la ligne CB2,
programmée
en sortie,
pour autoriser la conversion
(SC) et la ligne
CBl
pour indiquer la fin de conversion (E.O.C).
Le port A programmé
alors
en entrée permet le transfert de la mesure dans la mémoire du
microordinateur.
* L'isolation galvanigue par optocoupleurs
Afin
d'assurer un fonctionnement fiable à notre système, nous
avons
isolé
les
masses
de
la
"puissance" ainsi que les signaux
analogiques
issus
des
capteurs de notre commande numérique. Cette
dernière
se trouve dès lors protégée contre d'éventuels surtensions
et signaux parasites.
La
solution
adoptée consiste en l'utilisation d'une batterie
d'optocoupleurs
2630
de
Hewlett Packard [29] pour la transmission
des informations et l'isolation des masses.
La
propriété
de ce dispositif réside dans l'isolement obtenu
entre
l'entrée
et
la sortie.
La tension d'isolement donnée par le
constructeur est de l'ordre de l500v.
-73-

---

L'analyse
des caractéristiques permet de constater l'existence
d'une
zone
linéaire limi~ée dans la fonction de transfert. De plu~
i l
y
a une dégradation du gain de la fonction de transfert avec le
vieillissement.
C~s
inconvénients
réunis,
nous
autorisent
à
affirmer
que
l'optocoupleur
est mieux adapté pour transmettre des
signaux logiques.
En
conséquence,
pour
une
utilisation
efficace
des
optocoupleurs,
nous
avons
jugé
préférable
de
ne
les
faire
travailler qu'en commutation.
(figure 2.18).
RJ
L . J 5V
1
Figure 2.18.
Isolation galvanique par optocoupleur HP 2630
-74-

---

2.5.3.2 -
COMMANDE NUMERIQUE DU .HACHEUR
La
commande
à
rapport
cyclique variable du convertisseur est
réalisée
par le Temporisateur programmable MC 6840 de chez MOTOROLA
dont le schéma synoptique et la programmation sont donnés en annexe.
Il comporte 3 temporisateurs ayant chacun
-une
entrée horloge externe ( C )
-une entrée d'initialisation du compteur interne ( cr
-une sortie pour le temporisateur ( 0
Chaque
timer
peut
être
programmé
en
générateur
de signaux
carrés
ou rectangulaires,
en comparateur de fréquence ou de période
ou enfin dans le mode multivibrateur monostable.
Pour
élaborer
la commande du convertisseur, nous avons utilisé
deux temporisateurs montés en cascade.
Le
premier,
programmé
en
astable,
permet
de
générer la
fréquence
de
fonctionnement de base du convertisseur qui est de 20
Khz.
Le
second,
synchronisé
sur l'astable est programmé dans le
mode
monostable
et
permet de faire varier le rapport cyclique par
une
simple écriture dans ses registres, de mots modulant la largeur
des impulsions.
(figure 2.19)
Afin
de
calculer
la
fréquence
de
l'astable, nous utilisons
l'expression
2.(N + 1) T = l / F
où F = 20Khz
2.(N + 1) 1 = 50
==> N = $ 0018
[31]
-75-

---

Pour
le
monostable,
le
rapport cyclique l
se chargerait pour
LT
= 50
soit
une
valeur
hexad6cimale ,de chargement du registre
correspondant de 0032H que nous noterons $0032 (figure 2.20).
- ClGï
°1
- C2
Oz
GZ
- C3-
J
"Il- G3
°3
Figure 2" ';rg
Elaboration de la commande des convertisseurs
Figure Z.ZO
Calcul du rapport cyclique
(Nt l )T
(Nt l )T
-
-
T = llJs
LT
-76-

---

2.6 - OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE
Nous
avons
montré
que
le
générateur
présente un optimum de
puissance
suivant
les
variations
de
l'ensoleillement
et
de la
température.
L'optimisation
de
puissance
consiste
alors·à faire
fonctionner
le
générateur
à
son
point de fonctionnement optimal
quelques
soient
ces
variations
ceci
d'une
part en mesurant les
paramètres
courant et tension pour en déduire la puissance, d'autre
part
en
agissant
sur
la
commande
de
l'adaptateur
d'impédance
associé.
Dans
ce
paragraphe
nous nous proposons de décrire le matériel
réalisé
pour
optimiser
le
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque.
Toute
réalisation
microinformatique
passe par le
développement
de cartes matérielles puis du logiciel associé sur un
dispositif
possédant
les capacités de mise au point du matériel et
du
logiciel.
Nous
disposons
au laboratoire d'un tel outil appelé
outil de développement.
Dans
un
premier temps,
le matériel réalisé pour l'optimisation
du
fonctionnement
du
générateur
a
été
testé
par
un
logiciel
développé
sur
ce calculateur.
L'objectif de notre travail étant de
réaliser
cette
optimisation
par
un
dispositif
autonome,
sans
calculateur,
nous
avons
dans
un
second
temps
rempla~é ce
calculateur par un processeur spécialisé.
2.6.1 - OUTIL DE DEVELOPPEMENT
Le
système
de
développement
articulé
autour
du calculateur
décrit
précédemment
possède
des
moyens
matériel
et
logiciel
importants
pour
écrire,
assembler,
modifier
et
mémoriser
les
programmes avec souplesse et rapidité.
Le système de développement comprend
-
le microordinateur décrit précédemment,
-77-

---

1
\\
un
programmateur
universel de PROM réalisé au laboratoire
[40].
2.6.2 -
LA CARTE D'ACQUISITION ET DE COMMANDE
Nous
l'avons
construite
identique à celle qui prend un compte
les
paramètres
électriques
de
la
batterie.
Ici, les paramètres
mesurés
sont la tension et le courant du générateur photovoltalque,
grandeurs
nécessaires
pour
le
calcul
de la puissance.
La mise à
l'échelle
de
ces
grandeurs
est
effectuée
par
la
carte
de
conditionnement.
-78-

---

2.6.3 -
LA CARTE PROCESSEUR SPECIAL~SE
La
commande
numer1que
du
système,
ainsi que l'étude de ses
performances,
ont
été
réalisées
au
laboratoire
à
partir
du
microordinateur
associé à une carte d'interface. Le microordinateur
nous
offre
de
par
son
organe
de
visualisation
toutes
les
informations sur l'évolution en temps réel du dispositif.
Nous
avons
opté
pour
un
système
minimal
à
base
du
microprocesseur
6809
(bien
adapté
au
contrôle
de
processus
industriels)
identique
à
celui
équipant
le
microordinateur
de
développement.
De
ce
fait la compatibilité tant d'un point de vue
matériel
que
logiciel
avec
la
structure de commande à l'aide du
calculateur reste totale.
Le
logiciel
de
contrôle
associé à ce processeur spécialisé
doit
être
écrit
en
langage
assembleur
(cf annexe 1).
Les tâches
telles
que
l'affichage,
les
calculs,
le
traitement des mesures
initialement
en
langage évolué sont alors réduites au minimum dans
cette configuration.
Nous
avons
associé
quelques
organes permettant un dialogue
élémentaire
avec
l'opérateur.
Ce
dialogue
est en effet maintenu
mais
dans une version très simplifiée conforme à un usage en milieu
industriel.
Il
emploie
simplement
des
voyants,
des
boutons
poussoirs,
des
commutateurs
logiques,
etc.
Ces
organes
sont
regroupés sur une console de commande.
Le
contrôle
du
système
par
l'opérateur
utilise
les
interruptions
matérielles
qu'offre
le microprocesseur. Pour cela,
nous
avons
utilisé
l'interruption
RESET pour lancer le programme
d'optimisation
à
tension constante Vopt et l'interruption IRQ pour
prendre
en compte la tension de consigne Vopt.
La
conception
de la carte processeur fait appel à un certain
nombre
de
composants
dont
nous
allons
décrire
brièvement
les
spécificités.
-79-

---

CONNECTEUR
CLAVIER
l;l>
l;l>
~
"
f',)
~
~
rrr 111 1
Port Li
Port
A
P. 1. A
.-.
RES ET
FIRQ
(Clavier)
; 1
l
l
~J
J
Il
1..--
0
h
1..--
t"'3
h
1--
(j
0
r- ~
MICROPROCESS P,l J R
"--
0
~
1'--
t"'3
i--'
1--
C
i--'
::0
l Ll
J
lff.1TI
1JI J J
'.
( rrrr ~( l 111
EPROM
1 . -
(programme)
l
l
J
J
,
ru r rr l
1
(
r III
v
R.A.M
~
6'V
1
l l l
J J
l l
J
J
tOonn.e.
1 Aclrene.
rr 11
rrrr '( 111,1
CONNECTEUR
BUS
G64
Fig. 2.21. La carte processeur spécialisé
-80-

---

* Le microprocesseur
C'est
le 6809 de chez MOTOROLA, bien connu des informaticiens
industriels.
[31]
* Le décodage d'adresses
Nous
avons
opté
pour
un
décodage
par
logique programmée
réalisé
par
une PROM à fusibles (HM 7611 de chez Harris) organisée
en 256 adresses de 4 bits.
* La mémoire
Le
programme d'optimisation du fonctionnement du générateur a
été
implanté
sur
une mémoire morte de type reprogrammable (UVPROM
4K
2732).
La
programmation
de
cette
mémoire constitue la phase
finale
du
développement
du
processeur
spécialisé
en effectuant
l'intégration matériel -
logiciel.
La
mémoire vive est une RAM statique de 2 Koctets (6116). Son
brochage
est
celui de l'EPROM 2732 excepté les lignes 20 et 21 qui
correspondent
respectivement aux lignes de lecture (RD) et écriture
(WR).
Notons
au passage qu'une logique transforme le signal R/W du
microprocesseur
(MOTOROLA)
en RD et WR sur la RAM (INTEL).
* Le circuit d'Entrée/Sortie
Parmi
les
échanges
possibles
entre
l'opérateur
et
le
processeur
spécialisé,
on
trouve
l'acquisition
de
la
tension
optimale
(Vopt)
et
la
visualisation de l'opération en cours. Ces
différentes
tâches sont confiées à un circuit d'interface parallèle
de la famille 6800,
le PIA 6821 de chez MOTOROLA [31].
-81-

---

Le port A est initialisé en entrée par logiciel.
Il reçoit sur
ses
8 broches (PAO ... PA7) le mot binaire de 8 bits correspondant à
la
valeur
de
la
tension
optimale. Ce mot binaire est obtenu par
l'intermédiaire
d'un
jeu d'inverseurs qui peuvent être reliés soit
au +5V (niveau logique 1), soit à la Masse (niveau logique 0).
Afin
de
tester
le
fonctionnement
de l'ensemble du dis~
-p0sitif expérimental
nous
avons
mis au point un ensemble de
logiciels
conversationnels
dont
nous
allons
donner
les
caractéristiques.
-82-

---

CHA PIT R E -
III
RESULTATS
EXPERIMENTAUX
-83-

---

3.1 - TACHES LOGICIELLES
3.1.1 - CHOIX LOGICIELS
Le
concepteur
de
dispositifs
microinformatiques
est souvent
confronté
à
un
problème
de
choix pour la réalisation des tâches
qu'il
s'est
assignées.
En
effet,
la
microinformatique actuelle
apporte
souvent
pour
une tâche donnée, une solution matérielle ou
une
solution
logicielle
et
le
choix
sera
souvent
lié
à
des
contraintes comme :
les
contraintes
de
temps dans le cas de certaines tâches
rapides ne pouvant être exécutées par le logiciel,
les contraintes dues aux calculs complexes et aux dialoques
opérateur
machine
qui
nécessitent pour leur mise en oeuvre des
logiciels évolués,
-
les contraintes dues à l'utilisation de circuits d'interface
avec
la
machine
dont
la
programmation en langage assembleur est
mieux adaptée,
les contraintes externes liées au coût du produit fini et à
la fiabilité.
Dans
notre cas,
les contraintes de temps ne constituent pas une
priorité.
Par
contre,
la fiabilité est un facteur important ce qui
nous
a
engagé
à
réaliser
le
maximum
de
tâches par logiciel
notamment au niveau de la commande des convertisseurs statiques.
L'interfaçage
entre
le
microordinateur et les diverses cartes
microinformatiques
que
nous avons réalisées a nécessité la mise en
oeuvre
de
logiciels en assembleur comme le programme d'acquisition
de données.
-84-

---

Enfin
les tâches nécessitant un dialogue opérateur - machine et
des
calculs
ont
été
réalisées
dans
,un premier temps en langage
SBAsrc qui est un basic structuré. [ 32 J
3.1.2 - DESCRIPTION DES DIVERSES TACHES
3.1.2.1 - TACHE DE FOND
Elle
est
réalisée
en
SBASIC
et
consiste
en
un
dialogue
opérateur
machine
sous
la
forme
d'un
menu.
Cette tâche est
représentée
sur
la
figure
3.1
par
le
Diagramme
de
Nassi
Schneidermann (GNS){41]
Ce
graphe
fait
apparaître les 2 tâches principales de notre
travail:
optimisation
du
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque
et
asservissement
à courant nul de la batterie que
nous décrirons en détail.
Il
fait
apparaître
en
outre
un
certain nombre de fonctions
complémentaires
sous
la
forme d'utilitaires pour la mise en forme
des résultats expérimentaux.
3.1.2.2 - TACHES COMPLEMENTAIRES
Les
tâches principales nécessitant l'acquisition des paramètres
physiques
du
système
photovoltaïque, il nous a semblé intéressant
de
pouvoir
créer
des fichiers de mesure de ces paramètres pour un
traitement
différé
et pour établir une base de données sur le site
de
l'ENSUT
de
DAKAR.
Dans
cet
objectif,
nous
avons réalisé 2
programmes
en
SBASrC
permettant
la
création puis la lecture des
fichiers de mesure.
Un
logiciel
en
SBASIC
a
également
été
mis
au
point pour
effectuer :
- l'étalonnage en temps réel de la chaîne,
-85-

---

les
calculs
donnant
l'équation de la droite d'étalonnage
obtenue par régression linéaire au sens des moindres carrés,
le
tracé
automatique
sur
table
traçante de ces droites
d'étalonnage.
Après
avoir
décrit
les
diverses
possibilités données par la
tâche
de
fond nous nous proposons de décrire les résultats obtenus
à
l'aide
de
ces
logiciels
dont
le listing complet est donné en
annexe 1.
PROGRAI/I~lE
PRINCIPAL
----------_..
HENU
AFFICHAGE
MENU
("TAPER
SUR
UNE
TOUCHE")
CAS
PARt-1I
l
2
3
4
5
6
7
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...
~
.....
...
cv
(iJ
0
LI.I
U
.....
V)
V)
ce
Fig. 3.1
-86-

---

3.2 -
ETALONNAGE DE LA CHAINE D'ACQUISITION
Le
diagramme
GNS
correspondant à cette tâche est donné sur la
figure
3.2.
Il
fait
apparaître
l'utilisation
des
logiciels de
création et de lecture de fichiers.
Etalonnage
Création fichiers
;!
- Mesures- mémorlsation
;l;l
CT1
Flg. 3.4!.
PrinCipe de l'étalonnage de 1/&
Ta n t que fin de rre sure s
chafne d'acquisition
Lecturefichiers
Cal cul de la d roi te de rég ress ion
et sortie sur table traçante
Iv'e nu
Le
but
est
de
confronter les grandeurs issues des mesures et
celles
des
références
d'étalonnage
en
vue
de
s'assurer
de la
linéarité et de la
justesse de la chaîne d'acquisition.
Nous
présentons
dans ce paragraphe les moyens statistiques mis
en oeuvre pour le traitement de ces mesures.
Les
moyens
utilisés
pour
comparer
les
valeurs affichées et
mesurées
font
appel,
principalement,
aux régressions linéaires et
au
calcul du coefficient de corrélation correspondant.
Le programme
utilisé
effectue
les opérations sur des paires de données à partir
d'enregistrements réalisés durant une campagne de mesures.
-87-

---

2e
liA
mes
19
18
r (Il = 1.0095 l~. 0024
17
16
15
14
13
12
,,
1e
9
8
7
6
5
-1
3
1
2
CD
1
CD
1
liA aff
2e 19 1B 1 7 16 15 1-1 13 12 11 1e 9 B 7 6 5
4 3
2
1 2 3
-1
5 6
7 B 9 1e 1 1 12 13 1-1 15 16 17 18 19 2e
3
4
5
6
7
8
9
1e
11
12
13
14
15
16
17
,
18
mes = mesuree
19
aff = affichée
2e
Figure
3.3. Etalanage co..rant batte ri e
- - - - - - - - - - - - - - - - -
- - - - - - - - - - - -
=k ;~,- A-
,.. M,k,SJ.J;MMs..mw

---

mes
F (t) = 1.0036 E +.069
.r-
,
.
.i
,
.
1
1
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1
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7208
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gea
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1: ee
12ee
13ee
~ 4e~
~ see
aif
Figure 3.4. Etalomage ensoleilleœnt

---

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\\i-l
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>
.....
>
a;l
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1I1
lfl
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q '
C'1
C'1
N
N
>
-90-

---

~
v/v 3e
mes
29
~ Points de mesüre
28
27
- Droite de régression d'équetion
26
25
F( V>= 1.eB74 V ~ .1375
24
23
22
21
2e
19
18
1
\\0
17
......
1
16
15
14
13
12
11
le
9
8
7
6
5
4
3
2
1
B
trr 1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
l i t
1
1
I i i
1
1
1
1
1 VI~f f
B
1
2
3
4
S
6
7
8
9
1B 11 12 13 14 1S 16 17 18 19 2B 21 22 23 24 25 26 27 28 29 3B
Figure 3.6. Etalmnase tension batterie
1
1'_11III
!iii .11
a
,,, .._
.,,~
......

---

lIA
'le
!mes
19
18
f (lI
= 1.0028 1 +.340
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16
1
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15
14
13
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0
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10
11
1 <1
n
1.4
15
16
1?
1B
19
20
aff
figure
3.7. EtalonlBge Courant générateur

---

Cette
procédure
a
été
appliquée
de manière systématique aux
mesures
du courant et de la tension du générateur photovoltaïque, à
celles
du courant et de la tension aux bornes de la batterie tampon
ainsi
qu'à
l'ensoleillement.
Nous
analysons
ci-dessous
les
résultats pour l'ensemble des paramètres.
Le
nombre
total de points sur lequel nous avons effectué notre
étude statistique par la régression linéaire est de 50.
Les
figures
3.3 à 3.7 montrent le résultat de la confrontation
des
valeurs
mesurées et affichées. Ces figures ayant pour ordonnée
les
valeurs
mesurées et pour abcisse les valeurs affichées donnent
la dispersion et la droite de régression pour chaque paramètre.
Les
équations
obtenues
montrent
une
bonne
linéarité
de la
chaîne
et
des
déviations
à l'origine très faibles. Nous avons pu
vérifier
la stabilité de la chaîne d'acquisition au cours du temps.
La
chaîne
d'acquisition
étant
opérationnelle,
nous
nous
proposons
de
caractériser
le générateur photovoltaïque en traçant
ses caractéristiques réelles.
3.3 -
EVALUATION PRATIQUE DU POTENTIEL ENERGETIQUE
Le
logiciel correspondant utilise les programmes de création et
de
lecture
de
fichiers
obtenus
en
faisant
varier
le
rapport
cyclique
du
signal de commande du convertisseur par bonds de 2% ce
qui permet de décrire toute la caractéristique du générateur.
3.3.1 - CARACTERISTIQUES VII A ENSOLEILLEMENT CONSTANT
La
photographie
3.8
représente
la caractéristique analogique
réelle
I=f(V)
du
générateur
pour
un
ensoleillement
constant
sensiblement égal à 600 w/m 2
-93-

---

E
600 'â 1m2
v
10 V/cm
Photo 3.a.
Caractéristique rée11e
- f(V) du générateur
Le
courant de court-circuit de 4,5 A obtenu sous un éclairement
de
600 W/M 2 correspond bien aux caractéristiques techniques données
par le constructeur.
Au
cours
d'une
journée-type
et
pour
différents
paliers de
l'ensoleillement,
nous
avons
relevé
et
stocké
en temps réel de
mani~re
automatique
les
param~tres
électriques du syst~me par le
microordinateur
(tableaux
de mesures en annexe 1). A l'aide de ces
relevés
nous
avons
tracé
le
réseau de caractéristiques I=f(V)
à
éclairement
constant
à
l'aide
de
la
table traçante EPSON HI-SO
piloté par le microordinateur
(figure 3.9).
Les
caractéristiques
1,2,3,4
tracées
en
début
de
matinée
présentent
une
allure
analogue
à la photographie 3.S. Nous avons
volontairement
limité
le
rapport cyclique autorisant le relevé de
ces
caractéristiques entre 6 et 94% . C'est la raison pour laquelle
la
tension
minimale
atteinte
est '~e l'ordre de 10V et le courant
minimum de O,SA.
-94-

---

Fig. 3.9 Caractéristiques 1
I(v) à
éclairement constant
]/A
7
. ..5_ ....
82
-
-
-4.
5 11,'/""2
.
..............
-"
.... ~
6
' ....., ,
"\\..,
\\
• L.
5
620 W/1r)2
\\
\\
\\
3
,
530 W/ m 2
1
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4
111
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2
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430 W/m 2
• ai • •
. . ...
t
.
3
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350 W/m2
2
...
\\
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1
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2e
3e
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6e
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Be
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.=42=
L
iJati&m;JMlSJ4W!i?JJiU,,3&JbAR

---

2
La
caractéristique
5 tracée pour un ensoleillement de 82S W/M
vers
la
mi-journé
se
trouve
décalé~
par
rapport
aux
autres
caractéristiques.
ette
propriété est fondamentale car elle montre
l'influence
très
'mportante
de la température sur la position des
caractéristiques, n t~mment sur la tension optimale Vopt.
Elles
se
déd isent
des
précédentes
par
le
calcul
de
la
puissance
et présettent des maximums comme nous l'avons souligné au
chapitre 1.
L'examen
de la figure 3.10 montre que la tension optimale subit
une
variation et se localise dans la plage allant de 5S à GSV.
La
pente
néga ive
de
la
caractéristique
de charge optimale
montre
également
'effet
de
la
température
sur
le
réseau
de
caractéristiques.
a
tension
optimale
pouvant être sujette à une
variation
de
l'or re
de
16%,
i l
est
nécessaire de prendre en
compte ces variatio s pour le fonctionnement optimal du générateur.
-96-

---

4ee
",P/W
Fig. 3.10. CaractéristiquES P (v) à
éclai rement constant
3se
3ee
1
2se
\\D
~
1
2ee
lse
lee
se
e
lB
29
3B
4e
59
69
79
Be
99
189

---

3.4 -
OPTIMISATION DU FONCTIONNEMENT DU GENERATEUR
3.4.1 -
PRINCIPE
La
variation
du
rapport
cyclique
du
hacheur en fonction de
l'évolution
de
la
puissance
fournie
par
le
générateur
photovoltaïque
permet
de réguler le transfert de puissance vers la
charge.
La
commande
du
rapport cyclique tient compte des fluctuations
instantanées
de
deux
grandeurs
; tension et courant qui composent
la puissance électrique du générateur.
Si
l'on
observe
le
réseau
de caractéristiques P •
f(V ou R)
pour
différents ensoleillements
(figure 3.10), on constate que pour
fonctionner
à
puissance
maximale,
i l
faut
chercher
le rapport
cyclique
correspondant
à
cette
puissance
quelles que soient les
perturbations
(ensoleillement,
température, vieillissement).
Le
hacheur
débitant
sur la batterie de f.e.m E,
le générateur
"voit" une charge de caractéritique Vg = E/Rl en régime permanent.
La
réalisation du point de fonctionnement optimal implique donc
que l'on ait constamment
Vopt = E/Rl
où
:
Vopt dépend de l'éclairement et de la température
E dépend de l'état de charge de la batterie
En
première approximation,
lorsque seul l'ensoleillement varie,
Vopt
peut
être
considéré
comme
constante.
Une première approche
consisterait
donc
à
asservir
la
tension
du générateur Vg à une
consigne
constante
de
valeur
Vopt.
Dans un second temps,
afin de
prendre
en
compte
les
facteurs
externes
(température,
masquage,
vieillissement)
nous
avons
mis
au point un logiciel de recherche
extrémale de puissance.
-98-

---

3.4.2
ASSERVISSEMENT
DE
LA
TENSION
DU
GENERATEUR
A
LA
CONSIGNE Vopt
Nous
avons
développé
sur
le
calculateur
un
logiciel
d'asservissement
par
hystérésis à la tension Vopt du générateur en
agissant
sur
le
rapport cyclique RI du premier hacheur.
Le graphe
GNS de cet asservissement est donné sur la figure 3.11.
INITIALISATION DES E/S
MESURER IG
et
VG
CALCULER LA PUISSANCE
"rJ
.....
;:cl
tTl
i~ SI VG<Vmin
:>
SINON
Décrém
~>~
ALORS
SINON
Rl
Incrémenter
Rl
R!EN
TANT QUE
(VG < VMinOU
(VG > Vmax)
Fig. 3.11. Asservissement à Vopt
L'asservissement
par hystérésis consiste à maintenir la tension
Vg
du
générateur
dans
une fourchette de valeurs extrêmes Vmin et
Vmax.
Nous
avons
choisi
une
fourchette
de
largeur SV pour une
tension Vopt de GOv.
La
photographie
3.12
montre
la
réponse
du
système
d'optimisation
obtenue
en
partant d'un rapport cyclique nul, soit
une tension du générateur en circuit ouvert de l'ordre de 7SV.
Cette
photographie
montre que le fonctionnement à Vopt=60V est
obtenu
en
3 itérations ce qui donne un temps de convergence de 2,5
ms.
-99-

---

Ce
temps
de convergence pour être optimisé nécessite une étude
approfondie
par
les
lois de l'Automatique.
Nous nous proposons de
poursuivre le travail décrit dans cette voie.
Temps de convergence
2,5 ms
V à vide
75 V
0,5 ms
Photo 3.12.
Evaluation du temps de convergence
La
photographie
3.13
montre
l'effet
de
l'asservissement
à
hystérésis
qui
donne
une
oscillation
de
SV
autour du point de
consigne.
SV
Photo 3.13.:
Variation de la tension générateur autour de Vopt
La variatlOn maximum de la tension .gP;,·""'''teur autour de Vopt est de 5V

---

3.4.3 -
RECHERCHE SYSTEMATIQUE DE LA PUISSANCE MAXIMALE
L'allure
de
la puissance de sortie P du système en fonction de
la tension
et de l'ensoleillement est montrée sur la figure 3.10.
L'objectif
est
de mettre le processus dans un état qui place P
a
sa
valeur
maximale Pmax pour des conditions d'éclairement et de
température
données.
Nous avons montré qu'en première approximation
on
pouvait
fixer
Vg
à
la
valeur
correspondant
à
Vopt sur la
caractéristique.
Nous
avons
déjà
montré
dans
le
chapitre
l
et
sur
les
caractéristiques
réelles
que
les
entrées
secondaires
(perturbations)
pouvaient
modifier
la caractéristique
électrique
du
générateur de telle sorte que la valeur Vopt soit influencée par
ces entrées.
Pour
s'affranchir
de
ces
influences,
on utilise la technique
d'asservissement
extrémal
dont
le
graphe
GNS
de la figure 3.14
montre le principe.
Ce
type
d'asservissement
ne
fait
appel
dans
son
principe
fondamental
ni
à une connaissance du processus,
ni à la mesure des
paramètres de perturbation.
La
recherche
de
l'extrémum
se fait de manière automatique et
permanente
par
l'intermédiaire
de
démarches
AR
et
par
l'observation corrélative des variations AP de la sortie.
(39J
La
position
de
l'extrémum
dépendant
des
perturbations,
l'asservissement
extrémal
tient
compte
de
l'ensemble
des
perturbations possibles.
-101-

---

La
loi
de
commande fixe la variation de consigne à réaliser à
la
suite
d'une
variation
de
l'6cartafin
de
progresser
vers
l'extr6mum.
OPTI t~I SATI ON
"IESURER Pn-l
P
Calculer
~P::Pn-l-Pn
SI
~P<8
ALORS
SI
~ P<0
ALORS
SINON
RIEN
ALORS
SINON
ALORS
SINON
R::
R=
R=
R=
Rn-l
Rn-l
Rn-l
Rn-l
+
+
K. ~p
K. ~p
K. ~p
K. ~p
R
- COMMANDE DU HACHEUR
OPTI t~I SATI ON
Fi gure 3J.4 .
Recherche extrémale
Nous
avons
choisi
la
loi de type proportionnel 6R = K.AP de
telle
sorte
que
la
consigne
R
est
augmentée ou diminuée d'une
quantité donnée suivant l'amplitude et le signe de l'écart.
La
logique
qui
pilote
cet
asservissement
correspond
au
raisonnement
suivant
lorsqu'on
constate
qu'une
démarche
AR
améliore
le
critère,
i l
faut
poursuivre
dans
le sens de cette
démarche ; sinon il faut aller en sens inverse.
-102-

---

Lorsque
le
programme
a
besoin de l'information puissance, i l
lance
une
mesure instantanée de courant et de tension.
Ces valeurs
sont
interprétées
puis
multipliées
a~in
de déterminer la valeur
instantanée de la puissance.
La
puissance
à
l'instant
t
étant acquise,
elle est comparée
avec
celle
acquise
à
(t -
te)
[te=période d'échantillonage]. Si
p(t)
est supérieure à p(t -
te),
ou augmente le rapport cyclique et
inversement.
Quand
la
puissance ne varie pas,
le rapport cyclique
reste constant.
On mémorise alors p(t)
et p(t) devient P(t-te).
La
variation
du
rapport
cyclique
est
liée
a
celle
de la
puissance
[38]
(méthode proportionnelle).
Dans ce cas,
a chaque pas
de
calcul,
on
évalue
d'abord P = p(t) - P(t-te).
La variation de
puissance est ensuite affectée au rapport cyclique.
On
utilisera
la
formule
& R = K. ~P, K étant un facteur de
proportionalité
qui
restera
à
optimiser
selon
2
critères
fondamentaux
de
l'Automatique,
a
savoir:
la
rapidité
et
la
stabilité.
Dans
un
premier
temps, des résultats corrects ont été obtenus
avec une valeur de K=l.
La
seconde
tâche
de
notre
travail
consiste
à effectuer le
transfert
de
toute
l'énergie produite vers une charge variable en
contrôlant le courant dans une patterie fonctionnant en tampon.
3.5 -
ASSERVISSEMENT A COURANT NUL DE LA BATTERIE TAMPON
Nous
avons
cependant
vu
que
dans
certains
cas
de
fonctionnement,
la
batterie
pouvait être utilisée comme un organe
de stockage.
-103-

---

Le
fonctionnement
de
l'ensemble
générateur-hatteries-charge
correspond à l'une des répartitions énergétiques suivantes:
3.5.1 -
DIFFERENTES CONFIGURATIONS
a)
Répartition
de
l'énergie
pour les grandes valeurs de
l'éclairement
Générateur
photovoltaïque
IC
IG-I C
Conv.
Conv.
2
Figure
3.l5.
1)
Si
(Ig
IC)
>0
===>
le générateur charge la
batterie en même temps qU'il sert l'utilisation.
2 )
Si
( l g -
l c) = l bat ter i e = ~ >0 (.. pet i t ) •••> la
charge
de la batterie est achevée : il faut dès cet instant évacuer
l'excédent
d'énergie au niveau de la charge variable pour maximiser
la
puissance
absorbée
par
la
charge.
C'est le fonctionnement en
tampon.
-104-

---

b)
Repartition
de
l'énergie
pour les faibles valeurs de
l'éclairement
Générateur
photovoltaïque
Conv.
Conv.
2
Charge
Fig. 3.16
Si
(Ig
-Ic)
<0 ===> I batterie <0 (par exemple Ig =0 par suite
d'un
manque
d'ensoleillement),
la
batterie
alimente
la
charge
jusqu'au seuil minimum de la tension batterie.
3.5.2
MISE
EN
OEUVRE
DE
LA
REGULATION DE COURANT DANS LA
BATTERIE
L'asservissement
à
courant
nul
de
la
batterie
avec charge
variable
permet de transférer toute la puissance du générateur à la
charge.
Dans
un
premier
temps,
i l est réalisé par un logiciel SBASIC
dont le graphe GNS est donné par la figure 3. 17.
La
tension
des
batteries
nous
renseigne
sur
leur
état de
charge.
La
régulation
fonctionne
tant
que le test de la tension
batterie
Ub
est
comprise
dans
une
fourchette
de 22 à 27 volts
correspondant à l'état de charge normale.
-105-

---

Asservissement à courant nul
t·1ESURER
UB
1'1ESURER lB
F
F
A
A'
l
l I~I~
ALORS
SINON
R
R
Décrementer R2
Incrémenter R2
E
E
TANT QUE
<
1 lB 1
l seuil
TANT QUE
LIB dans la fourchette
-
Fin de man ipu lat ion
Figure 3.17,
Asservissement à courant nul
Si
la
tension des batteries atteint la valeur maximum Ubattmax
d'termin'e
à
partir
de
la caract'ristique,g'n'rale de charge,
on
augmente
le
courant
dans
la
charge
variable en incr'mentant le
rapport
cyclique
R2
de la commande du deuxième convertisseur.
Cet
appel
de puissance a pour conséquence une diminution progressive du
courant
lB
dans
la
batterie,
ceci
jusqu'à l'annuler.
A partir de
cet
instant,
la
quantit'
d'énergie fournie par le générateur est
égale
à
celle reçue par la charge.
La batterie tampon n'étant plus
traversée
par
aucun courant,
ne consomme plus d'énergie:
Elle est
"transparente"
vis à vis de l'énergie fournie par le générateur. On
dit qU'elle fonctionne en "floating".
Les
performances
de
l'asservissement
à
courant
nul
de
la
batterie
tampon
sont enregistrées sur les figures 3.18 et 3.19. On
constate
que
les variations du courant batterie tant positives que
négatives
pendant l'asservissement,
sont comprises dans les limites
imposées
par le logiciel
(+/- 500 mA) et que dans ces conditions la
batterie est bien utilisée en tampon.
-106-

---

Figure 3.18.
Enregistrement du courant de la batterie
pendant l'asservissement
N
.t>
1
0
.....
..... i......... ~':w:..I.U~~.L&.I~u..;.IJ.U ...J;~lU.llJ.;:!..~~TI:T::r~~T:~.n~·i:.I:U.L.~nL~~L6.~l.:....i.!
~T
0
t;.!
-...l
...i:;t;
1
~
H·
Echelle courant
'B (Il:
lA/cm
Eche lle tei";';ps
( 1 )
1s / cm

---

.....
c:
<li
E
<li
l/l
l/l
.....>...lU
l/l
l/l
ro
E
E
u
u
"-
"-
c:
<
E
.....
.....
......
.....
.....
.......
cc
.....
.....
.....
c:
co
l/l
... A.
;:l
E
0
<li
U
.....
<li
<li
..... .....
..... .....
<li
<li
.c
..c
u
u
r.:.J
r.:.J
o
-108-

---

3.6 - OPTIMISATION PAR PROCESSEUR SPECIALISE
3.6.1 - LOGICIEL ASSEMBLEUR
Afin
d'assurer
à
la
première
tâche
de
notre
travail
une
autonomie
matérielle
et logicielle, nous avons envisagé et réalisé
sa commande numérique par un processeur spécialisé.
Nous
avons
déjà
vu
que
pour
commander
le
générateur
photovoltaïque
à
son
point
de
fonctionnement optimal on pouvait
associer
au
matériel
deux
lois
de
commande
à
savoir
l'asservissement
à
la
tension
optimale
du générateur Vopt et la
recherche extrémale.
Dans
un
premier
temps,
afin
de
nous affranchir des calculs
arithmétiques
en
assembleur
qu'impose
le
procédé
de
recherche
extrémale,
nous
avons intégré au processeur spécialisé un logiciel
assembleur
réalisant
l'asservissement
à
Vopt.
Son
principe est
donné
par le graphe GNS de la figure 3.11. Son listing assemblé est
donné en annexe 1.
Il est structuré [36] et comprend
le
programme
principal
qui
gère
la
procédure
d'initialisation
c'est
à
dire
la
configuration
des
ports
d'entrée-sortie et la génération du rapport cyclique de départ,
un sous-programme permettant le multiplexage des paramètres
de contrôle,
le
sous-programme
de
commande
de
l'échantillonneur
bloqueur,
-
le sous-programme de conversion analogique - numérique,
le
sous-programme
de
gestion des signaux de commande des
convertisseurs statiques.
-109-

---

3.6.2 -
INTEGRATION MATERIEL-LOGICIEL
Nous
avons
déjà
décrit
la
réalisation
matérielle
de
ce
processeur
spécialisé.
Il
nous
reste
à
éffectuer l'intégration
matériel
logiciel
par
programmation
d'une
PROM de 4 Koctets
contenant
le
logiciel
décrit précedemment et assemblé à l'aide du
macroassembleur 6809 disponible sur l'outil de développement.
Après
avoir
entré
la
valeur
de
consigne
Vopt
par
une
interruption
matérielle
IRQ,
le programme d'optimisation est lancé
par l'interruption matérielle RESET.
3.6.3 -
RESULTATS EXPERIMENTAUX
La
photographie
3.20
montre
le
déplacement en temps réel du
point
de
fonctionnement
optimal
lors
des
fluctuations
de
l'ensoleillement sur une journée -
type.
Cette
photographie
montre
que
le
point
de
fonctionnement
optimal
se
déplace bien sur une verticale située dans le coude des
caractéristiques
(zone de fonctionnement optimal).
La largeur ~e la
caractéristique
verticale
correspond à la largeur de la fourchette
imposée
dans le logiciel pour le fonctionnement de l'asservissement
par Hystérisis.
Dans notre cas cette fourchette est de SV.
Fig. 3.20. Caractéristi~ 1 (v) du générateur sur un~urné~-type
lAI crn
lOV/Cr:1
-1 10-

---

CON C LUS ION
*- *-*-*-*-*-*-*-*-*
-111-

---

Ce
travail
avait
pour
objectif
d'optimiser en temps réel le
fonctionnement
d'un
générateur photovoltaïque de 400 W existant au
laboratoire
d'énergie
solaire puis d'assurer le transfert de toute
l'énergie produite par ce générateur vers une charge adaptée.
La
première
partie
de
ce
mémoire,
consacrée
à
une
étude
bibliographique
des
systèmes
photovoltaïques
existants,
nous
a
permis
de
préciser
un certain nombre de choix technologiques pour
la
mise
en
oeuvre
du
dispositif
expérimental.
Les
solutions
classiques
de
couplage
direct
du
générateur
sur
une
charge
quelconque
ou
une
batterie
n'ont
pas été retenues par suite des
variations
importantes
du
point
de
fonctionnement
optimal
du
générateur
sous
l'effet
de facteurs externes tels la température,
le masquage non uniforme,
la poussière et le vieillissement.
Nous
avons
opté
pour
une
adaptation
d'impSdance
par
convertisseur
statique
qui
nous
permet de disposer d'un degré de
liberté pour l'optimisation de la conversion photovoltaïque.
Dans
cette
configuration
le
transfert
énergétique
vers une
charge
quelconque
peut
alors
être
optimisé.
Cependant
notre
réalisation
devant
S'intégrer
dans
une centrale multigénérateurs
nous
avons utilisé une batterie fonctionnant en tampon pour assurer
le couplage de ces divers générateurs.
Cette
batterie
en
tampon
constitue
une nouvelle orientation
dans
la
conception
des
systèmes
photovoltaïques par rapport aux
systèmes
classiques
qui utilisent une batterie de stockage dont le
rendement insuffisant pénalise le rendement énergétique global.
En
contrepartie,
cette configuration nécessite l'utilisation de
sources
d'énergie
complémentaires,
la
batterie tampon ne servant
éventuellement
qu'à assurer l'autonomie énergétique des dispositifs
de commande.
-112-

---

A
partir
de
ces
choix technologiques,
nous avons étudié puis
réalisé
le
dispositif
expérimental
de conversion énergétique par
convertisseurs
statiques
et sa commande numérique par calculateur.
L'accent
a
été mis d'une part sur l'obtention d'un compromis entre
le
rendement
des
convertisseurs
réalisés
en technologie moderne
BIPMOS
et les dimensions du dispositif de filtrage et d'autre part
sur
la fiabilité et la souplesse de la commande numérique. Dans cet
objectif
les solutions matérielles ont été minimisées au profit des
solutions logicielles.
Le
matériel réalisé au format standard adopté au laboratoire de
recherche
comprend
en outre un dispositif d'acquisition de données
qui
nous permettra d'établir des fichiers d'évaluation du potentiel
énergétique sur le site de l'ENSUT de Dakar.
Le
logiciel
conversationnel développé dans un premier temps en
Basic
a
permis,
de
montrer
la
faisabilité
du
dispositif puis
d'atteindre les objectifs visés.
En
effet
nous
avons
montré
la
souplesse
et
la
puissance
apportées
par
ce
logiciel puisque deux lois d'optimisation ont pu
être
mises en oeuvre sans modification du matériel. Parmi ces lois,
la
recherche
extrémale
semble
bien adaptée à notre problàme mais
nécessite
une
étude
approfondie
prenant
en
compte
les lois de
l'automatique.
Le
transfert
énergétique
de toute la puissance produite a été
résolu
par
un
contrôle
numérique
original
par
calculateur du
courant
circulant dans la batterie tampon.
Les essais expérimentaux
ont
montré
le bon fonctionnement du dispositif en régime statique.
Le
couplage
à
d'autres sources d'énergies fluctuantes
(éoliennes)
nécessite
une
étude complémentaire pour vérifier le fonctionnement
de l'asservissement en régime dynamique.
-113-

---

Enfin,
nous
avons
réalisé
la première étape de l'intégration
matérielle
du
dispositif
dans
la
microcentrale
en réalisant un
processeur
spécialisé
d'optimisation
du
fonctionnement
du
générateur
photovoltaïque,
ce
qui
nous
a permis de supprimer le
calculateur.
Ce
processeur dans un premier temps a été testé en utilisant un
asservissement
à la tension optimale Vopt du générateur, ce qui est
insuffisant
pour
notre
application.
Il serait bon dans un second
temps
de
développer
un
logiciel pouvant être implanté en mémoire
morte
qui
prendrait en compte les facteurs externes par exemple en
utilisant un compilateur C.
Pour
parfaire
l'intégration
du
système
réalisé
dans
la
microcentrale,
i l
est
envisagé de développer un second processeur
spécialisé
chargé d'assurer en temps réel le transfert de l'énergie
produite par l'ensemble des générateurs vers l'utilisation.
-114-

---

B 1 B LIa G R A PHI E
*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*-*
-115-

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-120-

---

ANNEXE l
-121-

---

10 RE~ ttttttttttttt.ttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
20 REM tt'kt PROGRI-lNi'lt D'ACQlIISITION Dt TRAITEJENT ET tUtH
30 REM UtU DE Cûr.viAhDE
D' 1 GD,ERATEUR
tttth
'10 RD! HUt PHOTOVOLTAlüUE AVEC BATTERIE TAI'Il='ÜN
ftUh
50 REM t'tokut"'tt't ttrttthHtttUh"ttt tU U httttttttttttttttt
60 PRINT CHR$(121
70 REM ttttt:t MENU PRINCIPAL tttttttttt
60 Rt~ ttttlttttttttttttttttttttttttt.t
9v CURSOR 5,15:PRINT" H++Tt+ ~lENU H+t+ "
100 CURSOR 8,1
110 PRINT" 1. OPTIMISATION "
120 PRI/H" 2. CREATION DE FICHIERS I~ESURtS "
130 PRlNT" 3. LECTUkE ET IM~kESSION DES MESURES "
140 PRINT" 4. ETALO~~AGE DES VOIES DE lf,tSUHES"
150 PRINT" 5. ASSERVI5WiENT A1=0 DE LA BATTERIE"
160 PRINT" 6. MODE MANUEL - TEST HACHEURS "
170 PRlIIT" 7. r~ETOUR AU MONITEUR"
180 PRINT" a. RETOUR AU BASIC"
1SV PRUW 9. TRACE DE COURBES"
~ùO PRINT" 10. REGRESSI~j LINEAIRE "
210 PRINT :PRItH
220 PRINTCHR$1271 iCHR~(5Vl
230 INPUT " ENTREZ LE NU~IERO DE LA TACHE DES 1REE ., F
240 PRINTCHRi(271jCHR5(521
250 IF FIJO OR F(J TkEN 230
260 ~~ F SOTO 440,260,6060,2340,4980,3120,3330,33'10,3350,5380
270 REt4 t
2.80 RE~It1tt CRE'iTION DE FICHIERS ~ItSUnES tUt
290 REMtttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
300 EXEC, "GET COI·fICH1"
310 I~UT "combien de r*e~ures d(siriez-yous effectuer! (50 1",NBllE
320 PRINT CHR$(211
330 GALL AFFI
340 CALL INIT
350 GALL MESURE
360 CALL mlPOR
370 N&Ri=«BRé:-l
380 IF NBRE (10 THEN 350
390 PRINT CHR'il7l :PRINT"I~t:sures temirl{es"
400 PRINT CHR~(201
~10 It~UT "youlez-yous sauvegarder les luesures sur disques OIN ",Z2~
420 IF Z2$="o" OR Z2$="O" THEN CALL FICHBIN
430 GOTO 60
440 Ral t
450 REM ftt. OPTIMISATION: ASSERVISSEMENT AVopt tttt
460 r(8~ ....tttttttttttttUttttttt-thttttth ttttttttU ft
465 EXEC,"GET COMfICH"
,,70 CALL INIT
4&0 CALL AFF 1
490 CALl. MESURE
500 RAP2=~K(HEX("ECB6·11
505 IF RAP2 1=3 OR RAP2 (47 THEN 510 ELSE 60
510 IF T8IS(52 THEN RAP2=RAP2-2:GOTO 530
520 IF TEliSl58 TI1€N RAPé-=RAP2t2 ELSE 490
530 GALL COl'IAND2
540 CALL TENPOR
550 PRINT CHRi(71
500 IF INKEY$=CHR5(01 THEN STOP
570 GOTO 4'30
-122-

---

580 REM tHt HFFICHAGE PAHAl~ETRES titt
590 R~ tt ....t ••t.ttt••t.tt•••ttt••••
GOO sua AFFI
610 PRINT CHR$ (12)
620 PRINT CHR$(27)jCHR$(501
630 CURSûR 1,9:PRINT "OPWU5ATIDN DU GENEktiTEUR PHOTOVDLTAIOUE 4(;0.1 "
640 cuRson b,43:PRINT " T8~SlON GEI-.ERATEUR
E.SO CURSOR &,43:PRINT " COuRANT GENERATEUR
660 CUHSùR 10,'i3:PRINT Il fJUISSANCE GENERATEUR Il
670 CURSOR lù,2:PRWT " RAPPORT CYCLICiUt RI Il
6S0 CURSOR S,2:PRINT " ENSOLEILLEMENT
650 CURSOR 15,2:PRINT " TENSION BATTERIE
700 CURSOR 17,2:PRINT Il COURANT ATTERIE
710 CURSOR 19,2:PRINT " RAPPORT CYCLIQUE R2 "
720 PRINT CHR$(27) jCHR$(52)
730 RETUHN
740 R&l t
750 REM ..ttt. INITIALISATIO~S t.tttt.t
760 REM t ••t.t••ttttttttt••ttt••••tttt.t
770 SUB INIT
780 IiPOKE l1EX ("24"),HEX ("E700")
790 A=USR (û)
800 RHURN
810 REM t.tttt MESURE DU COURANT ttttttt
820 REM .tt.tttttttttttttttttttt.ttttttt
830 SUB COURHNT
840 COOR=O
850 DPOKE HEX ("24"), HEX ("E75F"1
860 AK=USR(Û)
déS DPOl<E l1EX ("24"), HEX ("E7F9")
b66 Al<l=USIHOI
870 DÇ~KE HEX ("24"I,HEX ("E7Be")
880 AL=USR(O)
890 COUR=ABS( IPEEK(HEX("ECB3")) •• 07812S)-10)tl.06S
900 COUR=INT((COUR.l00)t,51/100
910 CURSOR 8, E,6: PRINT"=" i :PRINT USING "j~.lil", COUR j: PRINT • Ai·iPERES·
'320 RETUI'.N
930 REX t
940 ~ ••tt•• MESURE DE TENSION GENERATEUR t.ff.t
950 REM ttttf'tttt,t".ttttttttttttttttt.tttt••tt•.
9&0 SUB TEI~5GErjE
970 TENS=O
980 DPOKE HEX ("24"),IiEX ("E7b8")
990 B=U5R (û)
995 DPOI<E hEX ("24"),l-EX ("E7F9")
S96 Bl=USRlOl
1000 DPOKE HEX (1I24 H ),HEX ("E78e')
1010 BK=USR(O)
1020 TENS=ABS((~EEK(HEX("ECB3"))~. 79)-98)
1030 TEN5=INT ((1EI>I8*100) +. 51 / 100
10,,0 CURSOR 6,66:~RItH"=";:~'RlNT USIt~G "hll.11",TEt~5j;PRINT Il vùLTS"
1050 RfTURN
10W KEM t
107ù REM tftt.t MESUr<E DU COURANT &ATTERIE tt.ttt.t.
1080 KEJ~ fth-UhtttHUtttttttHttitttitt h frU hft tt
10SO sua COURBATT
1100 lbATT=O
1110 DPOKE HEX ("24") ,HEX ("E77A")
1120 C=U5R (0)
-123 -

---

1125 DPOIΠHEX ("21t"I,HEX ("EW:J"1
112~ Cl;US~ (0)
113ù D~'Oi\\E hEx ("24"I,Ii:X ("E7liC")
1140 CK=USR(Q)
1150 IBATT: (IPŒKI!1EX ("ECB3")) t. 1~625HS. 69) t1. 057
1160 IBATT=INTIIIBAITtl00)+.5)/100
1170 CURSOn 17,,0:PRINT" ="pPRINT USING "iR.VI",IBI1TT;:PRINT" A"
1180 RETliRN
1190 RE/4 •
1200 REM tltttttt ~[SURE uE LA TE~SION BATTERIE t.t.i
1210 REM ttttt.ttttttt•• tt.tt'tttttttttttttttttttttt1
1220 SUll TEtlSBt1TT
1230 UBAn=o
1240 DPOKE HEX 1"24"),HEX ("E77}")
1250 D"USRIO)
1255 DPOl\\f HEX ("2~"I,HEX I"E7F9")
1256 Dl=USHlü)
12E.0 DPùKE HEX ("24"I,HEX ("E7Be")
1270 DK=USR(O)
1280 UBATT=IPEEK(HtXi"ECB3"j)t.4725)-59.S1
1290 UflATT=INT (lUbATTt100) +. 5) /100
1300 CuRSOR 15,20:PRINT" =";: ~'RINT USING "lIU•• ",UBATTj:PRINT" V"
1310 IlETURN
1320 Ki::M t
1330 REM hhh ~lESiJnE DE L' ENSOLE 1LLEMENT ttt'tti"tttt
1340 REM ttttttttttttttttttttttttttt.tttttttt.tt.tt.t
1350 sua ENSOL
13t.O ENSOL=û
1370 DPOKE HEX ("2~"),HEX ("E783")
1380 E=USR (0)
1385 DPOKE HEX ("21t"),HEX ("E7FS")
1386 El=USR(O)
1390 DPOIΠHEX 1"24"), HEX 1"(7BC ")
1400 E/{=USR (0)
1410 ENSOL=ABS ( (PEE/{IHEX l"ECS3")) t 11. 71B) -1500)
1420 ENSOL=1NT 1ENSOU
1':'30 CURSOR B,20:PRINT" ""; :PRINT USlNG "HUI", ENSOL; :PRINT " iUI'I2 "
1440 RETURN
1450 REM •
1~60 REM Htd CALCUL PUISSANCE DU GEIŒRATEUR tftt
1470 REM ftt•••ttttt.tt••t.tt•• ttt.t.tttt.tt'•• t ••
}~O sua PUISSAt~CE
1490 PUISS=COURtTENS
1500 PUISS=INT((PUISS.1001+.5)/100
1510 CURSOrl 10, 66:PRINT"="; :PRINT USING "Ulln" , PUISSj :PIHNT " WATTS Il
1520 liETURN
1530 REM t
1540 REM .tt.ttt AFFICHAGE RAPPORT CYCLIQUE 1 ttt.ttt
1550 REM t*tttttt.',tttttt.lt.ttttttttttt**t.tttttrt.
15t.O sua RAPeYI
1570 RAPl=PEEKlHEXI"ECB5"))
1550 RHP1A=INTI(RAPI/50)t1001
1590 CURSOR 10,20:PRINT Il =" i :PRINT USING "1lIii", RAP1Aj :PRINT Il );"
1600 RETUflN
1610 REM t
1620 REM t'tt.t AFFICHAGE RAPPORT CYCLIQuE 2 ttf.
16jO REM tttttttttttttt*~*t*t'tt~tt.1ttt*ttttttt
1640 SUS RAPCY2
1650 MP2=PEEK (riEX ("ECB("))
-124-

---

1600 RAP2A=INT((R~~2/50)tIOO)
1670 CURSOR 19,20:PRINT " ="i:PfdNT USlNG "hlll",R~lP2A;:PRltH " :.'"
1GtlO RETURlj
1690 REAt
1700 REpl"tt ECRITURE RiiPPORT CYCLIQUE ro DANS WIER tttHt
1710 REMtutdttHhUUhu'Htut HüUt Uutt *utt-u:ttTt
1720 sua CDt~Dl
1730 POrΠHEX("ECBS"), ltH(RAPll
174() DPOKE HCX("24"l,HEX("E7&Ii"l
1750 2N=USR (0)
17fiJ RETURN
1770 RElit
1780 RE/4ut ECiUTURf RAPPORT CYCLIQUE R2 DHNS TInER tuttt
1790 ~~tttt~ttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttttt
1800 SUB COI'IHND2
1810 POiΠHEX("ECB6"l,INT(RAP2l
1820 DPOKE HEXl I 24 1 ),HH("E7DH"j
1830 ZK=U5fHO)
18..0 f<EJUF:N
1850 j·;":,·1 t
1&60 REI~ rt:tut CREATlû"j D' 1 FICHIER BINAI RE DES MESURES tU'" it
1870 REM Tt*tt.Ttttfttttttttttttttttttt•• t.ttltttttttttttttTt'tt
1580 sua FIChBIN
16':10 PRliiT "pûUfl ~UVER LES PlESu:iES TAlJEZ
S~VE WÛl4l EDOO EDFA "
ISOO INf.'UT A~
1'310 EXEC,A$
1920 RtTURN
1930 END
IS40 REM 1-
1~50 REM ttttt- TE~PDRISATlrn~ tttttttt
1%0 REl'! ttttttt-t-thttttU'tituttUtt
1970 sua TWOR
1980 T&ù='O=50
1S90 TEHPO=TEMPD-l
2000 IF TEMPO(lO THEN 1990
2010 RETURN
2020 REM tttttt-tt***t**ttt-ttttttttttt..tt*tttt
2030 RfPl tt
LECTURE DU FICHIER I~ESURES
tt
2~ ~1 trtttt-tttttt~tttTtt*ttttttttt~~ttt~t~
2050 REM sue LECFI
2060 PRINT"POUR LHlE TAPEZ
DLOAD (NOM>
"
2070 INPUT Er.
20&0 EXEC,Bl
2090 LPRINT CHR$(31)
2100 EXEC,"P DATES"
2110 LPRINT CHR~(28)
2120 OPEN "O. PRINT. SYS" AS 0
2130 PRlln~o, u
- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - "
'::1~û I='RINTil0," U GEl\\t
1 GEi~E
U SAlT
1 bAH
PUISSflNCE
EN3IJLE!LLE/ct8H "
2150 P~INTill), "-----------------------------------------.•---------------------------••--.•------------------"
21~0 FOR K=O TD 255 STEP 5
2170 I=A&Sl(~'EEj{(60672tKlt.15t.25-1'3. 84») tl.I9'14:PRINf I.;SINb"~lIl1. j
",
Ii
218u PfdNT"
"i
21'30 U=ABS (PEE/{ (60672+K+I l~. 76125-99. 22») ~ 1. 035:PRIIH USINS"ltill.I", Ui
2200 PRINT"
"i
2210 10= (PtEK (60672+/{t2l +.15525-19. 84) t1. 057:PRINT USII~G·'llliw. "', lOi
2220 PR!~T"
"i
2230 V=A&S( (PEEK (&0672+K+3) t. 4725-60. 01 li :PRINT US WG" lin. t", Vi
2240 P~IrH"
"i
-125-

---

2250 E=ABS( (PEEK(6ù672tKt4ltll. 718-165û)) :PRINT USING"Hvï", Ej
22tiO P=UII
2270 PRINTiO, USINli"lljjfll.Il~" 1U, l, 'V,lû, ~', E
22&0 PRINT
22~O R~=WCH,((}): R8'l IF f<$OCHK~(ûJ Th~N STOP
2300 NEXT K
2310 a.OSE 0
2320 IF F=3 THEN 60
2330 RETURN
2340 KEI~ tHt:ETALOrmflGE DES 'VOIES ilE MESURES""
2350 REI~ tttt-'uHhttUnnttuuhtTutuuHu
2360 PRINT CHR$(12)
2370 PHINT CHR$(27l jCHR5(501
23&0 CUR50R 5, '3:PRINT" ETALUNl'ii1GE DES VOIES DE l~fSURES "
2390 PRINT CHR5(271 jCHR5(521
2400 CUilSOR 8, 1
2410 PRlNT" 1. COURAlH GENERATEUR "
2K"Ù PRIIiT"2. TENSION GENERATEUR "
2430 PRINT"3. COURANT BATTERIE
2440 PRHH"4. TENSION BATTERIE
2'1S0 PRlNT"5. ENSOLElLiE~IENT
2460 PRINT"f.. RETOUR AU fIlENU PRINCIPAL Il
2470 PRINT:PRINT
2'1BO PRINT CHRj(271 ;CHR~(50J
24'30 Il~'lJT" ENTREZ LE NU~[Rü [iL Ul VOIE DESIREE ",D
2500 IF DI6 OR D(l THEN 2~9ù
2510 ON D GOTO 2530,264û,2750,266û,2'370,bv
2520 ~'RltH CHR~(27J ;CHR~(521
2530 nE!'ItttCOUR~H 6EUERATEUR
2540 INPUTlotapez le rlOGI du fichl.:r", &.
2550 OPEN NEil bi AS 1
cc~û FOR J~=l TO 20 STEP 1
2570 INPUT "ret", REF
2580 CAlL INIT
259ù CALL COUR~~T
2boo PRINT j1,REF:PRINT 'l,COUR
2610 NEXT J~
2620 CLOSE 1
2630 GOTD 3080
2640 R~tf*TENSION GENERATEUR
2€.50 INPUT "tap~z le no.1 du t ich ier" ,~~
2660 OPEN NEW &$ AS 1
2670 FOR J~=l TO 20 STEP 1
2CaO INPUT "'Vref",REF
2t.90 CALL INIT
2700 CALL TENSGENE
2710 PRINT ï1,REF:PRINT .1, TENS
2720 NEXT J~
2730 CLOSe 1
2740 GOTO 3080
2750 REM~T*COURANT BATTERIE
2760 INPUT "tapl:z le rlOlll du flC'hler", Bt
2.770 OPEN NEil B~ AS 1
27BO FOR J~~1 TO 20 STEP 1
2730 INPUT "Iref",REF
2800 CAlL INIT
2810 CALL COURBATT
2820 PRINT il,REF:PRINT .1,I8ATT
2830 I~XT J~
-126-

---

.::EI~O CLose 1
2il50 GOTù 3000
2060 RENtt1 TENSION bATTERIE
,g70 INPUT "tapez le r,Ciil ou fichier''',8$
2860 O~'EN tlE~ B$ AS 1
26SV FOR J)\\=l TG 20 5Tt.P 1
2'j00 INPUT "Vl'ef", REF
2'310 CALL HHT
2920 CALL TENS&ATT
2'330 PRltH lil, REF:PRINT 1I1,UbRTT
2'340 NEXT J~
2~50 CLOSf 1
29~v GOro 3v80
2'370 REMtnENSûLtILLE~iEiiT
2'380 INPUT "tap~z le TlOlu du ficlller",!J$
2590 OPEN NEW &~ HS 1
3000 FOR J:(=l ra 20 STEÇ' 1
3010 INPUT "Vref",REF
3020 cru INlT
3030 CALL ENSOL
3040 PklNT 1i1,kEF:PRIIH ill,H~SOL
3050 NEXT J:(
3060 CLOSE 1
3070 GOTO 3080
3060 lt'iPUT"VOULEZ-VDuS TRHCER LH COURBE O/N" 1 H
~(dO IF Z~;"v" OR Z$;"O" TIiEN 33'50
3100 GOTe 2340
3110 EI'iD
3120 RE/'l UHt MODE r.ANUEL UiiUtttt
3130 REM tiit~ttttttit.tttttt •• *ttttt
3140 EXEC,"GET CO~:FICH1"
3150 PRINT Cr.R$(12l
3150 PRINT CHR$(21)
3170 CAU. WlT
3100 CALL AFFl
3190 PRINT CHR~(27) iCHR$(501
3200 CUfiS:Jil ~,10:PRltH" l'IODE ru~'I,jt:L -
TEST DE H.:lCHEURS
"
3210 CUiiSüR 2l,2:PRlIIT"
) ii'J91"~llt,, 1<2
( ailiunur: R2
(spac.;) 1,ILmu "
3220 CUR50R 22,~:PRINT Chii$(l:t>' j" iluGiIlt?nte RI
"j CH~1-(j5é.);· dB:in\\lt' Hl
:~~3() Pfillù Cl\\li~im jCHR1-(52)
32~O GALL MESUr~
3250 1iHJ:'2=3
3261)
IF ii~02' );) GR RA~'2 (47 ThEN 3270 ELSt 3325
3270 POKE HEX ("ECSE," J, H;'iP2
32aO CALL COI/IAND2
3285 CALL TEp~üR
32~0 CALL MtSUfŒ
331)0 l\\AP2=fihP2tl :POi\\E HEX ("ECBb'I), liA':'2
33..!.ù GOTD 32ô0
3325 CALL F1JHBIN
3326 GOTO (.(1
:mo ntC, "NOW
3~0 END
3350 REM ti.. Tr.ACE DE COURBES ittttttit
33&0 REM tttttttttiltrt •• ttttttttttttttt
3370 PRINT CHR$(12J
3360 PRINT"CEfTE OPERHTlO(~ NêCESSITE LE &kiiliCHë.!'IENr li' 1 Tilil..E TiiACi-il'm"
3.ï9ü CURSOil 5,9:PRINT" mHeE DE COURBES
"
3'100 CiJRSO~ 8, 1
-127-

---

3~ 10 1Ji<INT" 1. l R~;cE UiJhl j:: h UI:lIiII l't:i l "
3.. 20 f>HINl"2. liit!CE l['rlJT:i l Jtin fT ri:f l "
3,,~0 ~'R1Nl "3. TltACE VGéNf> j 1VS8~ë rt: f} "
31..0 PRIIW'I. TRACE IGEr~=f IIGENE l'efl "
3~50 PRI/n'S. TRHeE ENSOL=f lENSOL ref) il
3;60 PRWr"b. RETOUR AU l'(!,J PHHiCIf.';il.. "
3~70 PRINT:PRINT
3..&0 PRINTCHRi(27ljCHR,(501
3490 IliPUT " t:tHf<E2 LE liul'lERO DU TR~~CE DESI RE ", T
3~00 PRINTCHR1(27} ;CHR~(52l
3510 IF Tl6 OR Til THEI~ 3'190
3520 ON T GOrD 3530,4140,'t3dO, ..560,4780,~0
3520 LPRINT"in"
35-t0 LPRINT"sIJ3"
3550 LPRINT" "1" 0,0"
3:t,() LPRINT'c::a 0, b20"
3570 LPRItH"dél 2SVO,1920"
3:;80 1IJ11INr"d" 25v0, 0"
35'3v LPlilNT"da 0,0"
3600 LPRINT"slJl"
3610 LPRINT".l<i <='00, 150"
:i.2u LPfH/H"c.r"
3630 LPRINT"TL 2v,v'
3c,ifO LPRINT"AX 2, 1600,3u, 1" : Lf.'lUNT"ho"
36~ LPRINT"Hx 2,IE.UO,E, l,v,30,50, 1"
3660 LPRlNT"si 50,50"
3670 LPRINT"aro 10,0,1500"
3U!0 LPRWT"I'c"
3590 LPRINT"iiO"
3700 LPRINT"~i<l 0,1630" : LPHINT"la IIAlIlp."
3710 LPRINl"liQ"
3720 LPRIrWAX 3,22.)(1,30,1": LPilWT"hù"
3730 LPRIIW'~IX 3,2200, t., O. 0,30,50, 0"
3740 LPRINT"si 5v,50"
3750 LPRINT"di -900"
3760 LPRIN'C"à/a 10,2200,0"
3770 LPRINT"rc"
3780 LPRINT"HO"
3790 LPRU,T"lllil 19:;0,30" : LPRINT"J" V/volts"
3dW LPRINT"HO·
2810 ItlhJT "tapr:z le nOh\\ du ilchier'·,C~
3820 OPEN OLD Cl AS 1
383V LPRINT"sp2"
38~ K%=O:J=O:K=O:L=O:M=O:R2=0
3850 FOR J~;l TO 20 STEP 1
3860 IwUT Ill,X: I1iPUT Ill, y
3a70 J=JtX ;1\\=l{tV: L=LtX"2:N:;pjiY'2: R2;:;R2tXtY
;)660 LPRJNT "WI1" jXtllOj"," ; ya61)
3dSO LjjRI Nf "lat"
3900 K:4=K):t2
':'91Ù NL:XT J~
3~20 CLüSE 1
3930 LPRIrH"no"
39'1(J N=20
3'~jO ~= lNtÎt2-i{*J 1/ (I~tL-J"cl
::;S6û A= (K-fltn /1'1
3970 A=I1Hl llh 100(0) t. 5)/ 1000(/
3~bO B=IHT(lb-lùOOO)t.5)/lOùOO
3~50 LPRINT·I~il 215, 1500"
-128-

---

~lIJO i.PR1NT"lù t PviT,tS 00: '"(;05ur('''
4,:ilO LPRItWtllJ 215,1'100"
;020 LPIW~T"Ia - Droite de n·grec..sion dl équatHJfI ,"
4030 L~·RINT"I.l" 215,1300"
~040 LPRINT"Ia
Flx)=";B;"H t";~
4050 LPiWWI'..;·"
4060 FOR P=O TO 20
,,070 U:'RlIH"ùR" i P*110;", "i W~PtHi .60
,,030 NEXT P
"O'JO LPRINT"ho"
4100 LPiWWI~" IllJu,-12v" : LPlllIH"j;; rlgurt: 2.1"
411ü LPR1NT"hû"
4120 INPUT"vouiez-vou:; trê>cer dl autres courbes
C/l~ '" lU
4130 IF lU;:"ù" OR Zl~="O" ThEli :mo ELSt: GO
41'10 LPRIIH"ir,"
4150 LPRINT"w,a 12üv, <j'],)"
41bO LPRIIH"or"
1t170 Lj:okINT"AX2,SOO,2l\\ li, 0, 2\\1, ~(I, 1"
4180 LPRIHT"HÛ"
41 SO LPRINT"AX2, -800,20,0,0,21),50, 1"
4200 LPRltWHO"
4210 LPIHNT"~G,110v, 2ù, 0, 0, 20, 50, 0"
1t220 LPRINT"HO"
4230 LPRINT"AX3,-llùO,20,û,O,2û,50,û"
4240 LPRINT"hO"
4250 INPUT "tapez 11:1 Tlord du flcnli:r",C-'
4260 OPEN OLD C$ AS 1
4270 LPIWW;;p]"
4280 k~=O
't290 FOR J~=l TD 20 STEP 1
4300 !t~UT ïl,X: INPUT il, Y
'1310 LPRI/'H "o.."jXtIIVj". "jYtbv
4320 K~=i\\:4t2
4330 NEXT J'j,
4340 CLOSE 1
4350 L~'RWT"llO"
4360 II~UT"voulitZ-v"us tracer' d'autres courbes 0/1'4 ",la
42.70 IF Zl~z"o" on Zl$:/iO' ThEN 3370 ELSE 60
~3lÎQ LPiUiWin"
43<j0 LPRIIiT"ma 200,1/,0"
4400 LPRINT"or"
'1410 LPllIlWAX2, lèOù, 20, 0, Ci, 100,50,1"
1;420 LPRINT"iiO"
4430 LPRINT"AO, 22UO, 20, 0,0, IUO,50.0·
4440 LPRINT"MO"
4450 1l-i'UT "t "pez If: TII;la du f ich ier/l, C$
44~O GP8~ OLD C$ AS 1
4~70 LPRItH"sp3"
4480 I{"",O
4490 FOR J~=1 TO 20 STEP l
4500 It~iJT iil,X: IN;:'UT .11Y
iSIQ LPRINT "da"jXa-ll0j","ihbO
4520 Ki\\:r\\~·t2
45:)0 NEH J%
4540 CLOSE 1
4550 LPRJlW'ho"
1t5W It~UT "vouli::z-vvu5 t r"cer d'out res çourbe~ 0/N ",Ill
4570 IF Il)=''0'' OR za="o" ThEI~ 3370 EUiE 60
45&0 LPRINT"iT'"
-129-

---

4~'31) L~RINl"l;iil 200,1~0"
~&f)O LPRlr·W.;,('''
~b10 LF>RINT"AX2, 1600,20,0,0,20,50,1"
~~2(1 LPrUNT"hQ"
~ii3û LPRINT"fi;(3, 2200. ;~0, (l, Û, 2lJ, SCI, 0"
..[,40 LPRirH"HO"
'i€.50
IN.CUT lit apez le: r.(Je' üU f lcllier", Cl
'lbôO OPEN OU) C$ AS 1
4E.70 LPRWT"sp3"
1(;.80 K~=O
W30 Feil J;';"1 ïO 2ù STEP
4700 Ir-.PUT Il, X: INPUl il j 1 ~
.,710 LPRUn "dil";).t110i", "jY'O)
"1720 K~=K~t2
'1730 NEH J'"
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4750 LPRINT"hu"
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5000 REM tt·.,ttU"UUtttU.,UhtttHUti ••.,U ....tnU..-.-t.-l ..... h.,t
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5020 CAU. AFFI
5030 CALL I~SURE
50,,0 WiP2=PEEK (HEx (" ECB6" ) l
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5060 1F UBATT' 22 THEli 51 bO
51)10 CALL MESUHE
5060 AAP2;PEEK (hEX ("ECB6" II
:090 15EUIL=
5100 IF IbATT (lSEUIL HiEN 5030
5110 IF IBATT)O TH8~ 5130 EL9E 5120
5120 kAP2=Rf.iP2tl :DU CÜfQAMi2:GOTO 5140
51':;0 Rri;J2::Ri~'2-1 :CALL COt·ItlND2:GOTO 5140
51 ..0 GOTO 5(170
5150 RAP2=I\\AP2:tl:CALL COI'1AI~fl2:GOTO 5170
5160 R~2=HAP2-1ICAlL CO~~N02:GOTO 5170
5170 CALl ~iSURE
-130-

---

5180 IOPTI~lt~=
5190 IOPT1",;iX=
5200 IF 1&ATT (lOVfÎ'\\W THtN 5210
5210 IF I&ATT}O THEN 5150 ELSE 5lCO
5220 IF IBATTl IG~TMAX TkEN 5211(1
5230 GOlO 5030
5240 IF IEHTTlO HiEN 51(,0 ELSE 515iJ
5,~50 fIEl'! *ti-U'uu:utir~U~""UIUU'Uk&rtaIH,,*1
52&0 REl4 th' SP iflE5uRES ET CHCUL PiiliAi'iET RES th t
5270 flti'\\ ttrt"uHtHi-HdtrHttatr1tttlUHtütr'itt
5~ao SUB ~IESUilE
52~0 CALL CùUnhJT
53')0 CALL TEI~SGEr.E
~310 CALL COURBAn
5320 CALL TŒSÛHTT
533ù CALL ENSOL
5340 CALL PUlSS~NCE
5350 CALL rwc'{ 1
53ëO CALL
IlHPCY2
5370 RETUi(l~
5380 I(EJlI trH. r~EGi~ESSI01~ LlNEAJ RE hUU
5390 R8'I tttt-ttu***UthhtUtu·.... UHt
5400 INPUT "f,ore ae poilits" iN
5410 J=O:K;0:L=O:I;:;O:R2=v
5~20 REM bouc J~r pour eflt rer J~5 cvor'uc,r,(.i:é?S de~ p" 1fit 5
5-\\30 FOR 1::1 ra Il
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5~50 INç.UT X1Y
5'1(,0 iili~ cUlIlulel' les &"i,illle=. if,ter'"";:'\\Ï •<ll('liS
5470 J=JtX
5~80 K=t{tY
51190 L=LtX"2
5500 /'l=l'ltY'\\2
5510 R2=Rb.( ..Y
5520 ~XT 1
5530 REM calculet' le cc,c:iicler.t dé la drone
5~40 B=(NtR2-KtJ}/(NtL-J~2)
5550 A;(K-l:ltJ}/N
55[.0 ~'Rlr~r
5570 pRIHT "fix) :;/ljAj"t (/1 iBj"t K)"
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5590 PRINT "(;(=0 pour arreter le progral:ililid"
5600 JHj:ol..JT "x="; X
5ë.l0 REM àrretE-r ou rrtCOllllllimcer le progro/l:lli~
5~20 IF x=o ThEN 5&60
5é.30 PRINT "y =" jAtBtX
~40 PRINT
5650 GOTO 5E.00
5é60 END
6020 RE."l u ..t",tutuHhttlUtUhaUhHHtu
6030 REl'! u
LECTURE DU FICHIER ;2 PtifiAI·iETkES
60'tv REM t*....H ..t·ttHtt ttriHtttt ..·... l'th..turlt
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60iO INPUT Bl
6080 EXEC,&$
6090 LPRINT CHR$(31)
6101) EXEC,·P OATES"
6110 LPrtINT CHR~(2a)
-131-

---

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5130 PRINTw0, ''-----------------------------------------------------------------"
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-132-

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43
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44
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45
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E232
STA
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E:70E HE.
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LDn
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E710 87
E231
STA
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52
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3C
LDA
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E715 87
E233
5TA
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54
55
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LDA
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56
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STA
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57
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STA
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0.47
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85.71
0.47
40.28
84.90
0.47
39.90
83.29
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39. 15
83.29
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154. 16
71.16
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74.39
2.33
173.33
67.92
2.33
158.25
71.16
2.52
179.32
64.69
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51. 75
2.61
135.07
59.84
2.99
178.92
47.71
2.61
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55. 79
3.17
176.85
44.47
2.71
120.51
52.56
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171.87
40.43
2.71
109.57
48.52
3.27
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38.01
2.71
103.01
45.2d
3.27
148.07
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2.71
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144.01
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2.71
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2.71
78.89
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3.36
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27.49
2.80
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33.15
3.45
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2.80
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3.45
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2.80
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3.45
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2.80
65.66
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3.45
97.63
20.Z2
2.80
56.62
26.68
3.45
92.05
21.02
2.00
58.86
25.07
3.45
86.49
20.22
2.80
56.li2
24.26
3.45
83.70
19.41
2.89
56.09
22.64
3.45
78.11
18.60
2.89
53. 75
21. 83
3.SS
77.50
17.79
2.89
51. 41
22.64
3.55
80.37
16.98
2.89
49.07
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3.55
71.78
16.17
2.89
46. 73
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3.55
68.91
15.36
2.89
44.39
18.liO
3.55
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15.36
2.89
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3.55
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2.89
42.08
16.98
3.55
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3.55
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2.69
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16.17
3.55
57.40
12.94
2.89
37.40
15.36
3.55
54.53
12.13
2.8'3
35.06
14.56
3.55
51.69
12.13
2.89
35.06
14.5li
3.55
51.li9
11. 32
2.99
33.85
14.5li
3.55
51.69
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14. SE.
3.55
51.69
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14.56
3.55
51.69
11.32
2.99
33.85
14.56
3.55
51.69
-137-

---

ENSOLEILLEMENT: 530 101/102
ENSOLEILLEMENT= 620 W/rD2
---------------------------------------------
----------------------------
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84. 10
0.47
39.53
84. 10
0.56
47.10
83.29
0.65
54.14
82.48
0.56
46.19
81. 67
0.84
68.60
80.86
0.84
67.92
82.48
1. 03
84.95
80.05
1.03
82.45
80.05
1.21
96.86
79.24
1.31
103.80
79.24
1.40
110.94
78.43
1.49
116.86
77.63
1.77
137.41
77. 63
1.87
H5.17
76.82
2.05
157.48
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1.96
150.57
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2.15
163.42
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2.15
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4. 11
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4.11
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-138-

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5.41
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269.01
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225.44
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33.15
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6.53
147.84
21.83
5.97
130.33
22.64
6.53
147.M
21.83
5.97
130.33
22.64
6.53
147.84
-139-

---

ANNEXE 2
-140-

---

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FIGURE 11
/
Zono do çOlllrointo thormlquo du modulo .BPX47A.
10 lomporQturo o"olnto (tl) por 10 çollulo portlollomont
mo.quel. Olt rolotivo à tomb;: 4S .C
-141-

---

5)' MOTOROLA
BUV21
40 AMPEnES
SWITCHMODE'" SERIES
NPN SIL.ICON POWER TRANSISTOR
NPN SILICON
POWER
METAL TRANSISTOR
~oo VOL n
Z~O WATTS
•
H;~n DC eurrcnl 9~in:
HF Emin. " 20 QI le = '2 A
• Low VCEI"l). VCEI •• ') m'~. = 0.0 " ~l le ~ BA
•
V~ry f~illViitehino lim."
TF max. = 0.'1 .u, al le " iS A
MAXIMUM AATINGS
f'hlln;
Syrnbal
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-142-

---

MOSPOWER
APPLICATIONS
PRODUCT SUMMARY
• Switching Regulators
• Conyerters
__N~'~l:I~~_ T_
~~.~_ r~~~~~"_i__p_aç_k_a_g._
• Motor Drivers
InF 130
100
0.18
rO-204AA
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IHF 1] 1
l.iD
rO-·204AA
P,N 1 - Ga,"
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rD· 204AA
C/... SE - 01,'11.
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For AdditlOnal ClHVCS
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Sue Section 5: VNOE 10
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-143-

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~lEfV1'S NEW CURRENT SENSOR SERIES l T
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"(TRANSFOSHUNT) .
".,
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For the eleclronic (isolatedJ measure of AC, OC and pulsed current.
Wilh a fixed ratio, (ha LEM sensor generates a currenc prQPortiolla! to (ha primJry currenr. This new
series has been developed for industrial applicatÎons: elcClric mOlor drives, power supplies. power
inverters, choppers. inaustrial contrais, baltery chargers, etC.
Thousands of LEM sensors are working on trains, subways. boats. planes and difficult industrial
applications providing :
.
- fiability and accurilcy better than 1 % of IN within tempe rature - 25 ta + 70 'C
- linearity > 1 %0 up to Imùx.
bandwidth 100 kHz
LT 1OO·p : Céln be mountcci on prllll
mC:éJsure Llp tù 1: 100 A
ilperturc: 0 10 mm
isol"lion 3 kV
curr~nl ratio 1:1000
LT 1OO-S : meaSlHC up to 1: 200 A
npcrturc 0 15 mm.
isülJtlon 5 kV
currenl ra[IO
option
LT 500-5'
léJtf;U 500 A rnCéJ5ure up 10 :1: 1000 A ~~ûk
éJpCflure vj 25 mm.
':;Uiiil,üll G kV
C,HIt;nl rlllio 1.5000
LT5üO-T'
:;i,fTlC J5 LT SüO-S t)ul Wllll
prln1 ury coppQr bar
Ill(:,:5ur8 ur 10 j: 700 A
c;orJ!;'-I\\JoU'::; DC curri::nt, ± 1000 A p.:;ak
ISol,Jlion f.j kV
'e
_ _ .c,
Of
.M'• • •,·-. . . . .SWtt:t
_
. . . .
S'Mm
LIAISONS ËLECTRONIOUES
CHEMIN ou PONT-DU·CENTENAIRE l40
CH·1228 PLAN·LES·OUATES 1 GEr'IEVE
MËC.I\\NIOUES S.A. GF.NËVE
TEL. 022. 71300l
TEL.EX429422lomeh

---

1
- Rutcd
~',
MODEl'
Mcasuring
Output
.:,U'...:~..... :.', lo
current
Current
currenl
Inte~nàl
Power
IN
rango
ratio
rcsistancc
Accuracy
1
mcasurc
supply
LT 100-?
100 A
± 100 A
1 : 1000
± 100 mA
300
± 15 V ± 5 %
± 1 % of IN
LT 100-S
100 A
± 200 A
1 : 1000
± 200 mA
250
±12à±18V
»
LT 1OO-S 1
100 A
± 200 A
1 :2000
± 100 mA
.60'0
oP. ,~" ~ 1R \\il
..... -.4t .. '
LT 100-S2
100 A
± 200 A
1 : 2000
i!; H)ê mA
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LT 500-S
500 A
± 1000 A
1 : 5000
± gQG mA
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LT 500-T
500 A
± 1000 A
1 : 5000
:1: 200 mA
80 [)
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DIIVIENSIONS
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l T 500-S
LT 100-P
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LT 100-S
LT 1OO-S 1
LT 10q-S2
70
~
66
! 1,--::.5:...2--.,
l'
'\\
:ONNECTIONS
al !V1easuring of bi-directional current
Any measuring resistance can be choosen taking
into account that the total voltage drop,
measure + internai voltage drop (see internai
resistance value) should be lower than
+ U power suplJly
the voltage of power supply
(RM + Rinl.) X lM ~ U power supply.
Q.OUxcQption_; Type LT 100-P
..
Measuring resiswnce should be 100 0 minimum
"
- U power ~upply
(lO V measure for 100 A)
bl For uni-directional measure
see detailed technical data sheet
-145-

---

Compteur 1
Complour 2
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RG2
RG3
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CR1
CR2
cn3
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11
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M~:.su
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( a ) Schema ~ynoptique interne
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V.Ud.tlon d. 1.
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(C)
Adressage
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d. cOl'oIfolnd. '''JI la • a. 1, )j
registres
MOd. d. 'onruonr'lt''''.nl
(b)
Registres
de
contrôle
-146-
TI MER
68 110

---