Pour atteindre les niveaux de tension et de courant souhaités, les cellules solaires sont connectées en série et en parallèle pour former un panneau PV comme représenté sur la Figure. 1.6. Connectées en parallèle Connectées en série 1 1 2 Np 2 Ns 3 Ipv V Charge pv + – Figure 1.6 – Modèle de circuit de panneau PV. Le générateur PV est constitue de plusieurs nombre de module PV associé en série et en parallèle. Le type de l’association dépend de la valeur de la tension et du courant aux quels ils répondent aux exigences d’entrée du système [15]. L’association en série permet d’augmenter la tension du générateur PV, tandis que la mise en parallèle permet d’augmenter le courant. La connexion série/- parallèle des modules PV est donc utilisée pour obtenir un générateur PV aux paramètres souhaités [16]. En regroupant Ns cellules en série et Np colonnes de cellules en parallèle (Figure.1.7A), on obtient un panneau PV (Figure.1.7B). La tension Equation 1.2 et le courant Equation 1.3 délivré par le panneau PV sont en fonctions des caractéristiques d’une cellule PV : Vpv = Ns × Vcel (1.2) Ipv = Np × Icel (1.3) 14 La puissance délivré par le panneau PV est donnée par l’Equation 1.4 : Ppv = (Ns × Np) × Vcel × Icel (1.4) Ipv Vpv Vcel Icel Eclairement Ns Cellules séries Np Colonnes de cellules parallèles (A) (B) Figure 1.7 – Module PV constitué par Ns cellules séries et Np colonnes parallèles (A) Structure d’un panneau PV, (B) panneau PV. 1.6.1 Association des panneaux photovoltaïques en série Le groupement de plusieurs panneaux en série permet d’augmenter la tension, la tension résultante c’est la somme des tensions délivrées par chaque panneau mais le courant traversé par les panneaux est le même. Les Figure.1.8 Figure.1.9 présentent les caractéristiques résultantes obtenues par la connexion en série des panneaux identiques. Figure 1.8 – Caractéristique I − V résultante de la mise en série des panneaux PV identiques. 15 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 50 100 150 200 250 Figure 1.9 – Caractéristique P − V résultante de la mise en série des panneaux PV identiques. 1.6.2 Association des panneaux photovoltaïques en parallèle Le groupement de plusieurs panneaux en parallèle permet d’augmenter le courant, le courant résultant c’est la somme des courants délivrés par chaque panneau mais les panneaux sont soumis à la même tension . Les Figure.1.10 et Figure.1.11 présentent les caractéristiques résultantes obtenue par la connexion en parallèle des panneaux identiques. 0 5 10 15 20 25 30 0 5 10 15 Figure 1.10 – Caractéristique I − V résultante de la mise en parallèle des panneaux PV identiques. 0 5 10 15 20 25 30 0 50 100 150 200 250 Figure 1.11 – Caractéristique P − V résultante de la mise en parallèle des panneaux PV identiques. 16 1.7 Protections classiques d’un générateur photovoltaïque Pour augmenter la durée de vie d’une installation PV, elle nécessite une protection électrique contre les pannes destructrices liées au regroupement des modules. Deux types de protections sont utilisés [17] comme illustré dans la Figure.1.12. • protection contre les courants négatifs lors de regroupement en série des panneaux PV (diode anti-retour) • protection contre les points chauds lors de regroupement en parallèle des panneaux PV (diode by-pass). Ns, Np cellules en séries et en parallèle Chaîne A Chaîne A Chaîne B Chaîne B Gpv1 Gpv2 Diodes By-Pass Vpv Ipv1 Ipv2 Diode anti-retour Ipv Figure 1.12 – Association de deux générateurs PV en parallèles avec les diodes de protections.
Protection lors d’un regroupement série des générateurs PV
Les deux diodes colorées en rouge sont des « diodes anti-retour » connecté en série avec chaque Générateur PV (GPV). Les diodes anti-retour sont différentes des diodes By-Pass, mais dans la plupart des cas, les deux diodes sont physiquement identiques. Cependant, ils sont installés différemment et ont un but différent. 17 Ces diodes anti-retour assurent que le courant ne circule que dans un seul sens. Le rôle de ces diodes est d’éviter que le courant généré par les autres GPV connectés en parallèle ne s’écoule pas à travers un autre GPV plus faible (ombré) .
Protection lors d’une regroupement parallèle des générateurs PV
Les diodes colorées en bleu ci-dessus sont des « diodes By-Pass » connectées en antiparallèle avec chaque module solaire pour fournir un chemin moins résistant. Les diodes By-Pass sont ajoutées à n’importe quel GPV. La fonction de ces diodes est d’éliminer les phénomènes de points chauds qui peuvent endommager les modules PV et même provoquer un incendie si le rayonnement solaire n’est pas uniforme [19]. Cette configuration élimine la création de points chauds et permet aux modules PV de fonctionner avec une grande fiabilité tout au long de leur vie. Ces diodes affectent la caractéristique P − V du moule PV comme illustré sur la Figure.1.13. Les diodes By-Pass doivent être en mesure pour supporter le courant de court-circuit en toute sécurité. Deux types des diodes By-Pass sont disponibles : la diode de silicium à jonction P − N et la diode à barrière de Schottky. La diode à barrière de Schottky a une chute de tension directe plus inférieure d’environ 0,4 volts par rapport à la diode de silicium à jonction P − N d’environ 0,7 volts. Sa chute de tension permet une économie dans chaque branche de générateur PV, donc le GPV serait plus efficace en raison de la faible dissipation d’énergie dans la diode .
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