Modélisation et dimensionnement du système PV connecté au réseau utilisant un onduleur multi-niveaux

Description du système PV connecté au réseau de distribution électrique utilisant un onduleur entrelacé

La Figure III. 1 montre l’architecture proposée du système 𝑃𝑉 connecté au réseau électrique à l’aide d’un onduleur entrelacé. On rappelle que comme dans le chapitre II, la partie continue 𝐷𝐶 du système (𝐺𝑃𝑉, Boost et MPPT) ne sera pas étudiée ici. Nous allons donc étudier uniquement la partie alternative 𝐴𝐶 qui constitue le cœur de nos travaux. Dans ce cas, l’architecture de notre système est composée du même générateur 𝑃𝑉 (𝐺𝑃𝑉) que celui du chapitre II (qui sera remplacé par une source de tension 𝑉𝑑𝑐 plus tard), d’un onduleur entrelacé, d’un filtre 𝐿𝐶𝐿 et du réseau de distribution. Chaque phase de l’onduleur est composée de 𝑞 bras.

Les inductances de liaison forment le premier étage du filtre 𝐿𝐶𝐿. Chapitre III : Modélisation et dimensionnement du système PV connecté au réseau utilisant un onduleur multi-niveaux 115 Thèse de Mahamat Chabakata Figure III. 1. Architecture innovante du système PV connecté au réseau électrique (exemple à trois bras par phases : 𝑞 = 3) Comme mentionné au chapitre I, l’onduleur multi-niveaux se trouve sous des formes multiples, notamment : multi-niveaux série ou multi-niveaux parallèle. Notre choix s’est porté sur le multi-niveaux parallèle à cellules magnétiquement indépendantes (onduleur entrelacé) pour des raisons de fiabilité du système.

En effet, l’onduleur parallèle se décline en deux catégories : onduleur entrelacé à cellules magnétiquement indépendantes ou couplées. L’onduleur parallèle à cellules magnétiquement couplées permet de réduire davantage le volume [32], [29], [28] mais en cas de défaut sur l’une de cellules, les autres sont impactées. Ceci limite la fiabilité du système. De plus, dans notre application, le critère de réduction de volume n’est pas le plus déterminant. Les efforts de conception porteront sur la fiabilité de fonctionnement et sur le coût financier. Le choix de l’onduleur entrelacé non couplé s’impose donc de lui-même.

Commande de l’onduleur entrelacé

L’onduleur est commandé par une modulation de largeur d’impulsion (𝑀𝐿𝐼) intersective en boucle ouverte. On ne s’intéresse à aucune stratégie de régulation particulière dans cette partie. Le schéma de principe de la commande 𝑀𝐿𝐼 intersective de l’onduleur est indiqué à la Figure III. 2. La commande des trois bras est obtenue par comparaison d’une onde modulante sinusoïdale (𝑉𝑗 ∗ ; 𝑗 = 1,2, 3) de fréquence 𝑓 = 50 Hz à 𝑞 ondes porteuses triangulaires hautes fréquences (𝑓𝑠𝑤 = 20 kHz). Les 𝑞 porteuses sont décalées de 𝑇𝑠𝑤 𝑞 (𝑇𝑠𝑤 étant la période de commutation) et les trois tensions sinusoïdales de références 𝑉𝑗 ∗ sont déphasées de 2𝜋 3 . Les deux interrupteurs d’une même cellule de commutation sont complémentaires 𝐾𝑖 = 𝐾𝑖 ̅̅̅′̅̅ (𝑖 = 1, 2, 3, … 𝑞 ).