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Étude d'une chaîne photovoltaïque connectée à un réseau à travers un onduleur multi niveaux

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Maidi, Kahina (2021). Étude d'une chaîne photovoltaïque connectée à un réseau à travers un onduleur multi niveaux. Mémoire. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Département de mathématiques, informatique et génie, 86 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: Le développement et l'intégration des énergies renouvelables dans les réseaux de production et de distribution électrique posent aujourd'hui des défis techniques majeurs. Ces réseaux doivent supporter une forte demande, être capables de réagir de façon rapide et sure aux variations de la charge électrique et des changement météorologiques, prévues et non anticipées, ainsi que d'adapter ses nouveaux moyens de production aux contraintes des utilisateurs et de l'environnement. Dans le cadre du projet de maîtrise, l'intérêt de notre recherche est porté sur l'étude du fonctionnement d'un panneau et d'un générateur photovoltaïques ainsi que la modélisation du système photovoltaïque connecté aux réseaux à travers un onduleur multi-niveaux. Nous suivons dans cette étude le cheminement ci-dessous : Nous allons modéliser la chaîne photovoltaïque en utilisant Matlab-Simulink. Nous commençons par la modélisation d'un panneau photovoltaïque à une et à deux diodes. Ensuite, nous avons étudié l'influence de ces paramètres sur les performances du panneau photovoltaïque. Les performances du panneau photovoltaïque dépendent directement des paramètres internes de ce dernier ainsi que des paramètres météorologiques. La revue de littérature scientifique suscite souvent des problèmes d'optimisation de puissance électrique c'est-à-dire extraire le maximum d'énergie du générateur photovoltaïque nommée aussi « Point de Puissance Maximale » ou en anglais « Maximum PowerPoint Tracking » (MPPT). Pour obtenir un rendement maximum du panneau à tout instant, et indépendamment des variations météorologiques. Pour un meilleur suivi du point de puissance maximale nous avons étudié par la suite le fonctionnement d'un convertisseur statique DC/DChacheurBuck-Boost, et nous avons opté pour un contrôleur de poursuite du point de puissance maximale qui utilisation de la théorie de la logique floue, cette dernière a démontré une efficacité pour un bon suivie du point optimum de puissance maximale, et assure un compromis entre la rapidité en transitoire et la stabilité en régime permanent. D'après nos recherches bibliographiques nous avons constaté que les changements météorologiques influent sur le fonctionnement permanent des générateurs photovoltaïques, causant ainsi une instabilité de la production d'énergie. Afin d'assurer un service d'alimentation continu, avons besoin d'installer des batteries de stockage, dont le schéma équivalent a été modélisé. Puis nous avons porté intérêt au système photovoltaïque connecté au réseau, à travers un onduleur triphasé de tension à cinq niveaux NPC. Les résultats de simulation démontrent un déséquilibre entre les tensions d'entrée de l'onduleur à cinq niveaux : Uc1, Uc2, Uc3, et Uc4, qui entraîne l'instabilité des tensions de sortie, qui impacte les performances du réseau. Enfin, pour résoudre ce problème nous avons proposé un asservissement adapté à l'onduleur par différentes techniques, en mettant en valeur la technique PI, Floue et PI-Floue. -- Mot(s) clé(s) en français : Énergies Renouvelables, Les Réseaux De Production Et De Distribution Électrique, Générateur Photovoltaïques, Onduleur Multi-Niveaux, Point De Puissance Maximale, Système Photovoltaïque Connecté Aux Réseaux, La Logique Floue, Des Batteries De Stockage, Onduleur Triphasé De Tension A Cinq Niveaux NPC, La Technique PI, La Technique PI-Floue. -- ABSTRACT: The development and integration of renewable energies into the electrical production and distribution networks poses major technical challenges today. These networks must support a high demand, be able to react quickly and safely to variations, both expected and unanticipated, as well as adapt to the constraints of users and the environment. Within the framework of the master project, the interest of our research is focused on the study of the operation of a photovoltaic panel and generator as well as the modeling of the photovoltaic system connected to the networks through a multi-level inverter. In this study, we follow the path below: We will model the photovoltaic chain using Matlab-Simulink. We start with the modeling of a one and two diode photovoltaic panel. Then we studied the influence of these parameters on the performance of the photovoltaic panel. The performance of the photovoltaic panel directly depends on the internal parameters of the panel as well as the meteorological parameters. The review of scientific literature often raises problems of optimization of electrical power, i.e., extracting the maximum energy from the photovoltaic generator, also called "Maximum Power Point Tracking" (MPPT). To obtain maximum yield from the panel at all times, and regardless of weather variations. For a better tracking of the maximum power point we have studied the operation of a static DC/DC chopper Buck-Boost converter, and we have opted for a tracking controller of the maximum power point that uses the fuzzy logic theory, the latter has demonstrated a robustness efficiency, and provides a compromise between the speed in transient and stability in steady state. From our literature research we found that weather changes affect the steady-state operation of photovoltaic generators, causing instability in energy production. In order to ensure a continuous power supply service, we need to install storage batteries, whose equivalent scheme has been modeled. Then we focused on the photovoltaic system connected to the grid, through a three-phase voltage inverter with five NPC levels. The simulation results show an imbalance between the input voltages of the five-level inverter: Uc1, Uc2, Uc3, and Uc4, which leads to the instability of the output voltages, which impacts the performance of the grid. Finally, to solve this problem we proposed a suitable servo control for the inverter by different techniques, highlighting the PI, Fuzzy and PI-Fuzzy technique. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Renewable Energies, Electrical Generation and Distribution Networks, Photovoltaic Generator, Multi-Level Inverter, Maximum Power Point, Grid-Connected Photovoltaic System, Fuzzy Logic, Three-Phase Five-Level Voltage Inverter, PI Technique, PI-Fuzzy Technique.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Mémoire)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Ilinca, Adrian
Information complémentaire : Mémoire présenté dans le cadre du programme de maîtrise en ingénierie en vue de l'obtention du grade de maître ès sciences appliquées.
Mots-clés : Panneaux solaires ; Centrales solaires ; Électricité - Distribution ; Onduleurs (Électricité) ; Simulation par ordinateur.
Départements et unités départementales : Département de mathématiques, informatique et génie > Génie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 22 mars 2022 14:41
Dernière modification : 22 mars 2022 14:41
URI : https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/1992

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