Commande MPPT Analogique du LAAS-CNRS 56

Le diagramme de la figure 3.2 représente la décomposition des fonctions analogiques nécessaires au bon fonctionnement de la commande MPPT analogique développée au LAAS- CNRS dans le cadre de la thèse d’Angel Cid Pastor [3]. Ce type de commande nécessite la connaissance de la tension (VPV) et du courant (IPV) aux bornes du GPV à tout instant. Pour

cela, les mesures correspondantes doivent s’effectuer en permanence au cours du temps pour pouvoir détecter en particulier le moment précis où se produit un changement de conditions de fonctionnement du générateur. Deux capteurs analogiques distincts sont nécessaires. Ils sont choisis les plus précis possibles et ne doivent pas engendrer trop de pertes par leur présence. De plus, ils ne doivent pas entraîner de retard pour être les plus justes possibles dans la détection de tout changement. A partir des informations délivrées par ces capteurs, la puissance fournie par le GPV peut être estimée en utilisant un multiplieur analogique ne devant pas entraîner lui-même de retard.

VPV

α

Multiplieur

analogique Différenciateur Comparateur d’hystérésis

Bascule avec retard d’inhibition Intégrateur PWM Signal triangulaire 250kHz Vc IPV Signal d’entrée du driver

Figure 3.2 : Loi de commande MPPT analogique du LAAS-CNRS.

A la sortie du multiplieur, il faut prévoir un circuit différenciateur associé à un comparateur constituant la fonction « dérivée de puissance ». C’est cette fonction qui permet de connaître en permanence, si la puissance délivrée par le GPV s’approche ou s’éloigne de son PPM en déduisant le signe de la dérivée. Ce signe est alors communiqué à une bascule qui change d’état à chaque signe négatif de la dérivée. Pour que tout se passe bien, la fonction dérivée de puissance comprend en plus un filtre passe-bas avec une fréquence de coupure Fc

telle que : 8 1 MPPT C C T F T = = (3.9)

où, TMPPT est la période d’oscillations autour du PPM du GPV. Ce filtre a pour but d’éviter

que les perturbations liées à la fréquence de découpage du CS et ses harmoniques n’interfèrent dans l’algorithme de recherche. De plus, la constante de temps TC est choisie

plus petite que les constantes de temps du CS pour ne pas ralentir la dynamique de ce dernier. En résumé, le filtre passe-bas entre la sortie du comparateur d’hystérésis et l’entrée de la bascule permet de transmettre les ordres à propos de l’incrément ou du décrément du rapport cyclique avec un retard nécessaire pour immuniser le système à des ordres parasites. Ce retard appelé retard d’inhibition ou délai permet de ne tenir compte des ordres sur la direction de la recherche du PPM qu’après un temps fixé préalablement. De plus, ce délai assure que le convertisseur se trouve bien en régime établi quand une nouvelle décision pour changer le

57

signe de recherche peut être exécutée par le CS sans qu’il entre en instabilité. Ce retard est donc choisi de telle sorte qu’il soit au moins quatre fois plus grand que la plus grande constante de temps du CS. Cela garantit ainsi que le régime transitoire du CS n’affecte pas l’opération de recherche du PPM.

La bascule est choisie de telle sorte qu’elle change son état de sortie en fonction de la dérivée de puissance. Ainsi, si la dérivée de puissance est positive, la bascule ne change pas d’état. Par contre, si la dérivée de puissance est négative et si le changement est autorisé après le temps de retard introduit par le délai, la bascule change d’état. L’accord pour le changement n’est autorisé que si le temps introduit par le délai depuis le dernier changement de l’état de sortie de la bascule est écoulé.

L’état de sortie de la bascule permet de charger ou de décharger le circuit intégrateur, dont la sortie délivre la référence de tension de la commande MLI (Modulation de Largeur d’Impulsion). Cette référence est comparée à un signal de découpage à haute fréquence (soit une dent de scie, soit un signal triangulaire) à travers un comparateur. La sortie du comparateur fournit alors le rapport cyclique nécessaire pour commander les interrupteurs du CS qui permet de réaliser la fonction d’adaptation entre le GPV et une charge DC.

Dès que la carte de commande est alimentée, la commande MPPT analogique décrite ci- dessus effectue un suivi permanent du PPM permettant de réajuster continuellement le rapport cyclique du CS.

La figure 3.3 montre le circuit électronique de cette commande MPPT analogique. Sur cette figure, on retrouve les différentes fonctions nécessaires pour l’obtention du PPM.

58

Le comportement en régime établi, pour deux niveaux de puissance, de l’étage d’adaptation survolteur associé à la commande MPPT analogique est exposé sur la figure 3.4. Pour de fortes valeurs de puissance (figure 3.4.a), nous pouvons voir que la commande extrêmale force le système à osciller autour du PPM avec un rendement MPPT de 99.3 % pour une puissance fournie par le GPV de 40 W. Par contre, nous pouvons voir sur la figure 3.4.b, les difficultés rencontrées par la commande MPPT analogique pour se stabiliser sur le PPM lorsque le GPV est soumis à de très faibles valeurs d’éclairement. Ici, le PPM recherché représentait une puissance de 9 W soit 10 % de la puissance crête du GPV servant pour ces tests.

a) b)

Figure 3.4 : Relevé expérimental en régime établi d’un convertisseur Boost associé à la commande MPPT analogique fonctionnant en chargeur de batterie pour une forte et moyenne puissance de 20 à 110 % de Pc (a),

et une faible puissance < 10 % de Pc (b).