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Abstract

The issue of high cost of photovoltaic electricity is often advanced, rightly, as a brake. However, this cost, today around 5¬ per watt peak (Wp), decreased regularly with the objective to move in a few years below the symbolic one euro per Wp. The active research on photovoltaic materials and systems management of this energy are the basis of this progress. The LAAS laboratory has been working several years in this context of improvement and optimization of electrical energy produced by photovoltaic systems. The inclusion of adaptation stage between a PV generator and a load optimizes the energy transfer. Thus, this stage controlled by an MPPT (Maximum Power Point Tracker), can always find the point corresponding to the maximal power delivered by the PV module. So far, only the optimization of photovoltaic energy is taken into account, as part of this memorial we wanted to go further and take into account the characteristics of the load. In our case, the load is a lead acid battery where some loading factors must be respected. For this, we developed prototypes dedicated to these new parameters namely a MPPT module associated with regulating the charging of the battery. A solar measurements system has been established to conduct energy audits on several days, it allowed us to verify the proper functioning of our system. We wanted to complete our project with a Human Machine Interface (HMI). This can be integrated on the front of the box with an LCD screen, or look through a USB communication between the system and the PC. The information will be processed, stored and displayed using software developed on a computer.

Résumé

La question du coût élevé de l'électricité produite par un générateur photovoltaïque est souvent avancée, à juste titre, comme un frein. Cependant, ce coût, aujourd'hui d'environ 5 euros par watt crête(Wc), baisse régulièrement avec l'objectif de passer dans quelques années sous la barre symbolique de un euro par Wc. Les recherches actives sur les matériaux photovoltaïques et sur les systèmes de gestion de cette énergie sont à la base de ces progrès constants. Le LAAS travaille depuis plusieurs années dans cette optique d'amélioration et d'optimisation de l'énergie électrique produite par les systèmes solaires photovoltaïques. L'insertion d'un étage d'adaptation entre un générateur PV et une charge optimise le transfert d'énergie. Ainsi, cet étage commandé par une MPPT (Maximum Power Point tracker), permet de rechercher en permanence le point maximum de puissance délivré par le module PV. Jusqu'à présent seul l'optimisation de l'énergie photovoltaïque était prise en compte, dans le cadre de ce mémoire nous avons souhaité aller plus loin et prendre en compte les caractéristiques de la charge. Dans notre cas, la charge est une batterie au plomb dont certains paramètres de charge doivent être respectés. Pour cela, nous avons développé des prototypes dédiés à ces nouveaux paramètres à savoir un module MPPT associé à une régulation de la charge de la batterie. Un banc de mesures solaires a été mis en place afin d'effectuer des bilans énergétiques sur plusieurs jours, celui-ci nous a permis de vérifier le bon fonctionnement de notre système. Nous avons souhaité compléter notre projet avec une Interface Homme Machine. Celle-ci pourra être intégrée sur la face avant du boitier à l'aide d'un écran LCD, ou alors, grâce à une communication USB entre le système et le PC, les informations pourront être traitées, stockées et affichées à l'aide d'un logiciel développé sur un ordinateur.

Mots-Clés / Keywords

Electronique de puissance; Photovoltaïque; Energies renouvelables; MPPT; Convertisseurs statiques; DC/DC; Boost; Batterie plomb; IHM; Power electronics; Photovoltaic; Renewable Energy; Static converters; Lead acid battery; Human Machine Interface;

Mots-Clés / Keywords

Interleaved converters; Power supply; Voltage regulator modules; Monolithic power integration; Passive filter;