TP CleoVIEW Modélisation d'un panneau photovoltaïque Mesures et simulation Objectifs : ajuster les paramètres d'un modèle complet de panneau photovoltaïque en accord avec les données techniques du fabricant effectuer des mesures sur le panneau réel comparer les résultats obtenus 1 ) Modèle de panneau PV Pour obtenir une bonne prise en compte de l'effet de la température, il faut un modèle élaboré : Le panneau solaire photovoltaïque est en premier lieu une source de courant IPvo proportionnelle à l'éclairement E. Ce courant va alimenter la charge connectée, et en partie traverser la diode interne, dont les caractéristiques influent directement sur la tension à vide et le comportement en température. L'étude suivante repose sur l'utilisation d'un panneau Multicomp 0,8W (chez Farnell) Paramètres caractéristiques (fichier Panneau Multicomp 0 8W.pdf): Iscn =0.23 // courant nominal de court circuit (A) Vocn=4.95 // tension nominale à vide (V) Ki=0.000138 // coeff de dependance de I avec Temp (A/K) Kv=-0.01728 // coeff de dependance de V avec Temp (V/K) a=1.15 // coeff d'ajustement, ideal a=1 Ns=6 // nombre de cellules (à trouver lors de la modélisation) T=298 // température du panneau (K) Rp=1000 // résistance parallèle/shunt (en ohm) Rs=1,5 // résistance série (ohm)
Ajustement des paramètres : Application Simulation panneau solaire PV (programme CleoVIEW) : - charger l'image correspondant au panneau étudié (PanneauFarnell08W 500x500.jpg) - définir l'échelle avec les points caractéristiques : Point D : IPcc=0,23 à VP=0V (panneau en court-circuit) Point B : IP=0A à VP=Vocn = 4,8V (panneau en circuit ouvert/à vide) Puis ajuster les coefficients pour obtenir une meilleure superposition des courbes : Recherche d'un compromis pour différents éclairements :
L'onglet Valeurs IP, VP et graphes montrent les courbes caractéristiques issues de la modélisation : (exemple pour un éclairement de 200 W/m 2 ) Influence de la température : - charger l'image caractéristique PanneauFarnell08W temperature 500x500.jpg - redéfinir l'échelle (image différente) Vérifier ensuite l'accord pour les autres températures : Une fois les paramètres ajustés pour concorder au mieux à la documentation constructeur, on passe aux mesures sur le panneau réel.
2 ) Mesures sur le panneau réel Schéma de test pour tracer IP=f(VP) et P=f(VP) Matériel nécessaire : - panneau Multicomp 0,8W - un module d'éclairage (assez puissant, rayonnant peu d'infra rouges si possible) - boite à décades de résistances ou mise en série de potentiomètres montés en série (valeurs préconisées : 10k + 1k+100 + 10 ohms) - résistance de 1ohm - module d'acquisition USB NI 6008/9 -PC avec CleoVIEW (version avec acquisition) Entrée AI-0 : tension VP aux bornes du panneau Entrée AI-1 : tension image du courant (1V -> 1A) On règle Rvariable de 100k à 0 : le programme enregistre l'évolution (dans le temps) des tensions VAI-0 et VAI-1, au final on tracera IP en fonction de VP. L'application «Acquisition analogique mode oscillo avec matériel NI» est utilisée : Configuration si l'éclairage provient de lampes de bureau secteur 50 Hz : La configuration (période d'échantillonnage = 2ms ; NB échantillons = 20) permet de minimiser les variations de l'éclairage (100 Hz).
A l'onglet Tracés formules 1 et 2, on définit le signal puissance : V0*V1 On retrouve bien la variation de la luminosité à 100 Hz dans la réponse. A l'onglet Mesures on note l'évolution de la mesure de valeur moyenne, afin d'observer la dispersion des mesures :
Enfin, à l'onglet Evolution de mesures, on configure les tracés pour obtenir les graphes IP = f(vp) ainsi que P = f(vp) : Note : on effectue les tracés avec les valeurs moyennes des signaux acquis, ce qui produit des caractéristiques avec nettement moins de bruit qu'avec une construction point par point. Il est possible de revenir en arrière lors de la variation de la résistance de charge : les points pourront être reclassés dans l'ordre au moment de la mémorisation des tracés. Pour mémoriser le tracé IP = f(vp) : clic sur «Mémoriser le signal Mesure1» Ré ordonner le signal par x croissant, ré échantillonner avec 100 point, éditer les noms des grandeurs x et y puis Rajouter dans la liste.
3 ) Comparaison des résultats Revenir dans l'application d'ajustement du modèle de panneau PV et ajuster la valeur de l'éclairement pour obtenir le même courant de cour-circuit (environ 100 ma) : Mémoriser le tracé IP =f(vp) puis appeler la présentation graphique (bouton Courbes), on superpose les 2 traces : Il apparaît un écart assez important au niveau de la tension à vide (environ 0,3V). Après avoir testé un certain nombre de panneaux, on note une dispersion importante des valeurs réelles entre les différents panneaux.
Superposition des courbes P =f(vp) Il faut commencer par construire les graphes : (application Opération entre 2 signaux) à partir de chaque graphe IP=f(VP) on définit : x' =x1 ; y' = x1*y1 (P=VP*IP) Puis on superpose les graphes : La puissance maximale ne diffère que de 0,014W (soit moins de 4%) La tension pour laquelle P est maximale par contre diffère de 0,3V soit moins de 10 %. Il reste à répéter l'expérimentation sur un autre panneau de la même référence.