Animateurs de la formation

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1 FNEBTP / CSNER F O R M A T I O N : I N S T A L L A T I O N & M A I N T E N A C E D E S S Y S T È M E S P V Animateurs de la formation Rachid Mokni Ingénieur rachid@khadamet.net Néji AMAIMIA Ingénieur en Chef en Energie neji.amaimia@action.com.tn Formation sur les Systèmes Photovoltaïques

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4 Un onduleur est un dispositif permettant de transformer en alternatif une énergie électrique de type continue. Ils sont utilisés en électrotechnique pour: - Soit fournir des tensions ou courants alternatifs de fréquence et amplitudes variables. Ex : Alimentation des moteurs à courant alternatif à vitesse variable. -Soit fournir une ou des tensions alternatives de fréquence et d amplitude fixes. Ex : Alimentations de sécurité, Ordinateurs, Surveillances,. L énergie stockée dans les batteries de secours est restituée recréer la forme de tension et fréquence du réseau. On distingue les onduleurs de tension et les onduleurs de courant, en fonction de la source d entrée continue : source de tension ou source de courant. La technologie des onduleurs de tension est la plus courante (de quelques Watts à plusieurs MW).

5 Symboles et principe d un onduleur connecté au réseau Convertisseur CC-CA Onduleur Jusqu à 5 KWc courant monophasé > 5 KWc courant triphasé ou plusieurs onduleurs générateur Réseaux DC AC

6 Les onduleurs destinés aux systèmes PV sont quelques peu différents des onduleurs classiques utilisés mais l objectif de conversion DC/AC est le même. La principale caractéristique de l onduleur PV est la recherche du meilleur point de fonctionnement du système. L unité de régulation de l onduleur assure un fonctionnement du générateur PV au point de fonctionnement optimal (Point de Puissance Maximale ou MPP) pour garantir une production de puissance électrique maximale. Il existe plusieurs méthodes de recherche du point de puissance maximale d un champ de modules (Maximum Power Point Tracking ou MPPT), dont l efficacité et la rapidité varient. Dans les applications PV raccordées réseau, deux types d onduleurs sont utilisés: Les onduleurs assistés Les onduleurs autonomes

7 Possède la particularité de ne fonctionner qu en présence du réseau. Il fait appel à la technologie thyristor, ce qui le rend bon marché et robuste, mais ne lui permet pas de générer un signal de grande qualité. La technologie thyristor dans les applications photovoltaïques raccordées réseau est de moins en moins utilisée

8 Onduleurs Assisté par le réseau Thyristors dans l enclenchement de pontage coulent le courant continu au temps de 50 Hz Stockage de l énergie au moment du couplage des condensateurs Thyristors seulement peuvent activer le courant, pas l arrêter; la tension électrique du réseau est nécessaire pour déconnecter des thyristors

9 L onduleur autonome est commandé par des signaux de référence internes. Il fait appel aux nouvelles technologies d électronique de puissance, fiables et performantes. Il existe deux grandes catégories d onduleurs autonomes: L onduleur autonome à transformation Basse Fréquence. L onduleur autonome à transformation Haute Fréquence. Les onduleurs autonomes sont maintenant très répandus en Europe. Ils sont utilisés dans la majorité des programmes photovoltaïques raccordés au réseaux européens, notamment pour les installations de petite puissance.

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11 Onduleur sans transformateur d isolement. Le premier étage est convertisseur élévateur de la tension d entrée et alimente un circuit intermédiaire qui est relié au pont de sortie qui hache la tension et crée une tension de sortie sinusoïdale de fréquence 50Hz. L utilisation d un convertisseur élévateur élargit la gamme de tensions MPP* entre 90V et 560V.

12 Onduleurs sans transformateur

13 Caractéristiques des types d onduleurs différents η WR Performance onduleur Performance relative

14 Rendements d une installation photovoltaïque pour différentes puissances normées Rendement énergétique (%) Rapport des puissances W c

15 Trois architectures principales pour un onduleur PV connecté au réseau : Architecture à onduleur centralisé. Architecture à onduleurs «string». Architecture à onduleurs «master/slave».

16 1 Générateur, 1a/b Générateurs partiels, 2 Boîtier de raccordement pour le générateur (BRG), 3 Onduleur

17 1 Générateur, 2 Boîtier de raccordement pour générateur (BRG), 3 Interrupteur principal CC, 4 Onduleur, 5 Réseau

18 1 Générateur, 2 Interrupteur principal CC, 3 Onduleur, 4 Réseau

19 1 Générateur, 2 Interrupteur principal CC, 3 Onduleur, 4 Réseau

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21 Conception multi-string

22 Connexion du champ PV à un ensemble d onduleurs couplés l un à l autre par une relation de «maître/esclave» : L onduleur «maître», est sollicité en permanence pour convertir l énergie photovoltaïque, alors que les onduleurs «esclave» n entrent en action qu au moment où la puissance délivrée par le champ n est plus adaptée au travail de l onduleur «maître». Ce concept permet d optimiser le nombre d onduleurs en service en fonction de la puissance appelée, car chaque onduleur travaille à un niveau de puissance pour lequel son rendement est le plus élevé. L inconvénient majeur est que l onduleur «master» est toujours fortement sollicité, accroissant ainsi son risque de panne.

23 Conception master-slave, domaine de puissance petite conception team

24 1 Générateur, 2 Onduleur, 3 Réseau

25 1 Générateur, 2 Fiche multi-contact, 3 Boîtier de raccordement pour le générateur (BRG), 4 Onduleur

26 Raccordement au réseau des installations PV avec des onduleurs mono- ou triphasés Réseau triphasé générateur photovoltaique générateur dans la centrale électrique Onduleur triphasé Onduleur monophasé consommateur

27 La détermination de configurations «champ photovoltaïque/onduleur» a pour but de choisir pour chaque puissance considérée, une installation qui valorise au mieux sa production énergétique. Il est important de respecter certaines contraintes de dimensionnement pour obtenir des générateurs performants: Une puissance d onduleur comprise entre 0.7 fois et 1.2 foislapuissanceduchamppv Une adéquation «champ/onduleur» au niveau des paramètres de courant et de tension:

28 L intensité maximale admissible par l onduleur doit être au moins égale à l intensité maximale fournie par le champ, sous peine d endommager le matériel. Cette intensité est fonction du nombre de modules à placer en parallèle et de l intensité maximale de court-circuit ICC du module, obtenue dans des conditions maximales de températures. La tension maximale admissible par l onduleur doit être au moins égale à la tension maximale fournie par le champ photovoltaïque, sous peine d endommager le matériel. Cette tension max est fonction du nombre de modules n à placer en série et de la tension maximale de circuit ouvert UCO du module, obtenue dans des conditions minimales de température. La tension minimale de déclenchement de l onduleur doit être au plus égale à la tension minimale fournie par le champ, sous peine de ne pas optimiser la production photovoltaïque. Cette tension est fonction du nombre de modules à placer en série et de la tension minimale de circuit ouvert UCO du module, obtenue dans des conditions maximales de température.

29 Rendement maximal: L efficacité des onduleurs ne cesse d augmenter. Aujourd hui, les meilleurs onduleurs atteignent des pics de rendement de 98% et la moyenne est supérieure à 92%. Exemple:

30 Gamme de tensions d entrée: Certains constructeurs ont choisi l élargissement de cette gamme comme axe d amélioration de leurs nouveaux produits. Une large gamme d entrée facilite le choix de l onduleur lors du dimensionnement.

31 Fonction d'affichage et de communication des données: L'écran de l'onduleur constitue l'interface entre l'onduleur et l'utilisateur. L'écran est conçu pour une manipulation facile et une disponibilité permanente des données de l'installation. L'onduleur dispose des fonctions essentielles pour l affichage à l'écran des valeurs minimales et maximales des données, sur une base journalière et globale. Une importante offre d'éléments de communication de données permet de nombreuses variantes d'enregistrement et de visualisation. Les données collectées peuvent se révéler utiles pour trouver plus facilement la cause d une défaillance si l onduleur connaît des problèmes de fonctionnement. Les données sauvegardées peuvent être transférées à différents dispositifs (PC, Data logger (enregistreur), systèmes de surveillance et écrans d affichage) au moyen d interfaces. Un onduleur avec une connexion Ethernet peut simplement être rattaché au réseau interne de la maison avec un simple câble et ensuite connecté à Internet, pouvant ainsi recevoir les nouveaux logiciels du constructeur.

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34 Exigences techniques (CC ANME) Ils doivent être de type onduleurs pour installations solaires compatibles avec les caractéristiques du réseau électrique de distribution et permettant : Une bonne synchronisation avec le réseau, ce qui inclue de délivrer un signal proche de la sinusoïde, un déphasage faible et peu d harmoniques par rapport à la phase du réseau, de faibles perturbations électromagnétiques ; Un déclenchement automatique en cas de coupure du réseau et une qualité de courant qui correspond aux valeurs maximales admissibles pour le réseau;

35 Exigences techniques Une isolation galvanique entre le champ et le réseau; Un rendement de conversion du courant photovoltaïque le plus élevé possible sur la plagedetension la plus largepossible ; Une plage d entrée en tension importante car elle conditionne le nombre de panneaux à connecter en série dans le champ. Un bon comportement à puissance maximale.

36 Exigences techniques Les onduleurs de puissance inférieure à 5 KVA devront être équipés d un système de protection de découplage intégré conformément aux spécifications de la norme allemande DIN VDE 0126(certificat d essais de type à l appui). L onduleur doit être capable d accepter le courant et la tension maximum du champ photovoltaïque. Si l onduleur, de part sa technologie de fabrication, génère une composante continue sur le réseau, sa valeur ne doit pas dépasser celle précisée par la CEI

37 Exigences techniques Le dimensionnement de l onduleur doit être réalisé en adéquation avec la puissance du champ photovoltaïque et doit être compris entre 0,7 et 1,2 fois la puissance du champ photovoltaïque. Afin de limiter les pertes, l onduleur doit être placé le plus près possible des panneaux photovoltaïques. Le Rendement maximum de l onduleur devra être supérieur ou égal à 95%. Son rendement pour une charge égale à 10% de sa charge nominale devra êtresupérieur ouégalà90%.

38 Exigences techniques L onduleur devra être garanti pour une période minimale de5ans. L onduleur doit disposer d un certificat de test établi par un organisme spécifié. Si la protection de découplage est incorporée à l onduleur, il faut fournir le procès verbal délivré par un laboratoire d essai agrée mentionnant sa conformité à la norme allemande DIN VDE L onduleur doit être installé dans un local ventilé et facile d accès

39 Procédure d action en cas de sinistre

40 Saisie des données

41 Saisie des données

42 Saisie des données

43 Onduleur string et onduleur pour panneau Onduleur central

44 Lors du montage, tenez compte des conditions suivantes : Le lieu de montage et le type de montage doivent être adaptés au poids et aux dimensions du SunnyBoy Le montage doit être effectué sur une surface solide. Le lieu de montage doit être accessible à tout moment. Montage Montage vertical ou incliné vers l'arrière à un angle max. de 45. La zone de raccordement doit pointer vers le bas. N'effectuez pas un montage avec une inclinaison vers l'avant. N'effectuez pas un montage à l'horizontale.

45 Montage Lors du montage, tenez compte des conditions suivantes (2): Effectuez le montage à hauteur des yeux afin d'être en mesure de lire les états de fonctionnement à tout moment. La température ambiante doit être inférieure à + 40 C pour assurer un fonctionnement optimal. Le SunnyBoy doit pouvoir se retirer aisément du lieu de montage à tout moment. N'exposez pas le Sunny Boy directement aux rayons du soleil afin d'éviter une réduction de puissance due à la surchauffe. Ne réalisez pas le montage sur du placo-plâtre ou des matériaux similaires en intérieur afin d'éviter toute vibration audible. Lorsqu'il est en service, il est possible que le Sunny Boy émette des sons qui peuvent déranger à l'intérieur des habitations

46 Lors du montage, tenez compte des conditions suivantes (3) : Afin de garantir une dissipation adéquate de la chaleur et un espace suffisant pour retirer l'electronic Solar Switch, respectez les distances minimales représentées dans le graphique par rapport aux murs, aux autres onduleurs ou objets. Montage

47 Les points à retenir -Il faut respecter les plages des tensions d entrées de l onduleur à savoir Umin et Umax. - Le courant admissible maximum. - la puissance max admissible -Son emplacement dans un local protégé et aéré. -Respecter lors du câblage le plus et le moins. -Respecter lors du câblage la phase, le neutre et la terre.