Contribution à la commande d’un système photovoltaïque connecté à un réseau électrique

Abstract

Cette thèse s’intéresse à la conception et à la commande d’un système photovoltaïque (PV)connecté à un réseau électrique monophasé. La structure de conversion du système contient deux étages : un hacheur BOOST et un PWM-VSC, connectés en cascade à travers un bus continu. Elle permet l’extraction de la puissance maximale du panneau PV ainsi que la conversion et l’injection de la totalité ou de l’excédent de la puissance PV produite dans le réseau électrique. Ce travail de recherche porte principalement sur le développement de différentes stratégies de commande permettant de gérer le fonctionnement de ce système PV dans différentes situations, notamment le fonctionnement normal sans aucun défaut et le fonctionnement avec un défaut particulier du réseau électrique qui est l’îlotage. En fonctionnement normal, le hacheur BOOST connecté au panneau PV est équipé d’une technique de commande MPPT basée soit sur l’algorithme P&O à pas fixe, ou sur l’algorithme P&O à pas variable. Sa stratégie de commande utilise une boucle externe basée sur un contrôleur PI simple et une boucle interne basée sur un contrôleur de courant à hystérésis. Le PWMVSC connecté au réseau électrique via un filtre est piloté par une stratégie de commande en utilisant une boucle externe basée sur un contrôleur PI et une boucle interne basée soit sur un contrôleur de courant à hystérésis ou sur un contrôleur prédictif de courant. Les performances du système sont vérifiées par voie de simulation numérique effectuée sous l’environnement Matlab/Simulink et validées expérimentalement en temps réel en utilisant la carte dSPACE 1104. Pour le fonctionnement en présence d’îlotage du réseau, le système PV utilise une stratégie de commande qui permet de gérer son fonctionnement dans les deux modes : le mode connecté au réseau en fonctionnement normal et le mode autonome en cas d’une situation d’îlotage, avec un basculement souple entre ces deux modes. En absence du réseau, le hacheur BOOST est doté d’une commande basée sur la combinaison entre la technique MPPT « P&O à pas variable » et une technique dite Non-MPPT, alors que le PWM-VSC est commandé par un contrôleur prédictif de tension. Les performances du système sont vérifiées par voie de simulation numérique dans différentes conditions de fonctionnement.