Production d'eau chaude en courant continu photovoltaïque

[thibr]

[enerc]

A la réflexion , si les onduleurs monophasés fonctionnent avec un échange de courant avec le réseau , cela présente un inconvénient majeur. L'onduleur emprunte autant de puissance qu'il en restitue . Par contre le prix acheté à EDF n'est pas celui vendu . Cela signifie qu'un autoconsommateur qui aurait 1 KW de puissance panneau et qui consommerait 1 KW devrait payer néanmoins quelque chose à EDF . Bon à vérifier par ceux qui disposent d'un contrat de revente , bien que la mesure ne soit pas totalement évidente à faire.

Je ne suis pas d'accord.
Le premier étage fait du DC-DC en recherchant la puissance max afin d'avoir une tension de référence pour le H Bridge.
Ensuite vient le pont en H alimenté en PWM à relativement haute fréquence (20 kHz typiquement). Le PWM est asservi sur la tension réseau avec le déphasage programmé dans l'onduleur (cos phi). La fréquence du PWM change avec la puissance et on l'entend bien (ça siffle dans les fréquences aigües).
Le pont suit la sinusoide secteur et ne consomme jamais de courant du secteur. D'ailleurs si la tension du pont devenait inférieure au secteur le pont consommerait une puissance inifinie et grillerait immédiatement.
Dans les premières générations d'onduleur, il y avait un transformateur AC/AC en sortie du pont: les onduleurs étaient terriblement lourds et avaient en rendement moyen.
Depuis quelques années l'isolation galvanique est faite en amont du pont en H. Les onduleurs sont bien moins lourds. Quand on en ouvre un, on voit bien les transformateurs HF. On voit aussi l'étage de filtrage EMI en sortie.
Exemple de schéma avec transformateur (ancienne conception): https://www.cder.dz/download/Art12-4_2.pdf

[pasc]

Tous les onduleurs ont à peu près la même architecture. Celui que j'ai réalisé a une fréquence de découpage de 16 KHz avec un pont alimenté directement par les panneaux sans buck stabilisateur car , comme je l'ai dit plus haut, pour une application chauffage la régulation de tension n'est pas nécessaire et fait même perdre de l'énergie.
En aval du pont , la puissance fournie en monophasé n'est pas constante . Sur une charge purement résistive La puissance instantanée s'écrit P = U*sin( omega*t ) * I* sin( omega*t) . Elle n'est donc pas constante et varie avec une fréquence double de la tension fournie. Donc l'onduleur étant alimenté par un dispositif qui ne peut délivrer qu'une puissance constante, il faut bien stocker l'énergie quelque part dans un réservoir, un condensateur est indispensable . Si l'on ne met pas de condensateur et si l'on dispose du réseau, c'est le réseau qui sert de réservoir . Le pont est alors un générateur de courant ( il régule sur le courant injecté ) couplé à un générateur de tension le réseau. Si un tel dispositif est chargé sur une résistance, on doit nécessairement observer un aller retour du courant sur le réseau. Je ne vois pas d'autre possibilité.

[eclectron]

Dans un onduleur il n'y a pas besoin de gros condensateur de découplage mais un petit quand même, enerc l'a dit plus haut, car la fréquence de découpage est bien plus élevée que 50Hz.
la modulation est de ce type: voir Classe D
https://fr.wikipedia.org/wiki/Classes_d ... ectronique

le condensateur délivre son courant au rythme de la fréquence de découpage, soit de l'ordre de 20KHz et non à 50Hz.

[pasc]

Oui, mais la fréquence de découpage n'est pas la fréquence de la variation de puissance . Pour du 50 Hz, la puissance varie à 100 Hz . Donc il faut faire fonctionner le réservoir d'énergie sur 100 Hz. L'ensemble self condensateur ( LC) de sortie sert uniquement à lisser la fréquence de découpage. Il ne peut faire plus. L'autre option, pour ne pas tirer de courant du réseau, est de soutirer des panneaux une puissance efficace alternative inférieure à la moitié de leur puissance crête continue

[eclectron]

Je saisi la problématique, que je n’aurais pas abordé sous cet angle, donc pas vu

Je dirais que le découpage ne sait pas qu’il a un problème à 50Hz ou 100Hz.
le découpage gère la charge et la consigne par pas de 50µs (si 20KHz) et ne voit pas plus loin que les prochaines 50µs.
Il se trouve que sa consigne lui demande de suivre une sinusoïde à 50Hz, plutôt que de faire du continu .
Une alimentation a découpage DC/DC de fort courant n’a pas non plus de grosse capa de découplage en entrée*.
On peut voir l’onduleur comme une alimentation DC dont on fait varier la consigne à 50Hz.

* sauf si elle est alimentée à partir du secteur 50Hz qui du coup nécessite une grosse capa réservoir pour faire du pseudo continu à partir de cette basse fréquence.

Sinon oui, le filtre de sortie est juste la pour lisser , pas pour faire réservoir.

PS: Il y a quand même un truc qui me dérange dans ce que je dis (faible capa de découplage), la puissance fournie par les panneau est au rythme de 50Hz, donc mal exploitée à priori ?

[pasc]

Il ne faut pas confondre le suivi de la consigne en tension d'un générateur et le suivi en puissance. A vide, sans puissance délivrée donc, il peut effectivement suivre n'importe quelle consigne , mais en charge , le dispositif ne peut pas fournir plus de puissance qu'il n'en reçoit instantanément.

[eclectron]

on se croise, je viens d’éditer mon message précédent.

[izentrop]

Il y a quand même un truc qui me dérange dans ce que je dis (faible capa de découplage), la puissance fournie par les panneau est au rythme de 50Hz, donc mal exploitée à priori ?

Enerc l'a expliqué, elle suit le point de puissance optimal du PV et est au rythme du PWM, si on peut l'expliquer ainsi. Le 50 Hz est recréé par le filtre de sortie qui écrête le PWM et pas besoin d'une grande constante de temps pour ça.

J'ai extrait le schéma de principe du doc de enerc.
Pour supprimer le transfo, je suppose que le DC/DC sorte la valeur crête à crête du secteur, environ 650 V et que le pont H supporte facilement cette tension.

Je ne sait plus qui a soulevé le problème d'EDF qui n'autorise pas le renvoi du surplus sur le réseau, mais avec des capteurs de courant qui mesurent le courant fourni par les PVs et d'autre part celui provenant du réseau, ça ne doit pas être bien difficile de gérer ça avec un arduino, pour renvoyer le surplus sur les batteries ?

[eclectron]

Aparté : Cette idée d'utiliser directement le continu des panneaux est intéressante car presque tout aujourd'hui peut fonctionner en continu non régulé (dans une fourchette raisonnable), vu que tous les appareils électroniques ont des convertisseurs DC/DC, chauffage et ECS, éclairage, pas de souci non plus.
Reste les moteurs, qui pour peu qu'ils utilisent un moteur universel , devraient se satisfaire de continu.(avis éclairé bienvenu)

reste les moteurs spécifiquement alternatifs et tout et qui a un transformateur en entrée, qui demanderait un onduleur, soit assez peu d'appareils dans la maison, à moins d'aimer le vintage.
ou encore d'adapter ces appareils au continu.

la revanche d'Edison, bye bye Telsa !

Pour finir de répondre à pasc, je découvre un peu tout ça...
Je cois qu'il y a deux points de vue.
-> le point de vue purement technique et fonctionnel, dans ce cas une capa de découplage faible pour de la haute fréquence suffit.
ce que ne consomme pas l'onduleur, bah il ne le consomme pas.
si l' alimentation est une batterie, c'est tant mieux, l’énergie reste en réserve.
si l'alimentation est un panneau solaire, effectivement il y a de l’énergie inutilisée, donc perdue...
Saurais tu quantifier cette perte ?


-> le point de vue de l’énergéticien qui veut que son panneau solaire soit exploité au maximum et là, un découplage conséquent à 100Hz répond au problème en stockant, puis restituant toutes les 10ms.
Effectivement lors de la création de la sinusoïde de sortie, à part au maximum de la sinusoïde, il n'y a finalement que des portions de sinusoïdes où le panneau solaire ne débite pas du tout sa puissance max.
Énergétiquement , il convient de stocker cette énergie inutilisée au rythme de 100Hz dans une grosse capa ou autre astuce que j'ignore.(self je n'y crois pas , se serait très volumineux-temps /courant)
Ou alors le MPPT ferait le job ? mais il ne me semble pas gérer ce problème, vu ce que j'ai lu, il s'adapte par essais/erreurs, donc assez lentement à mon avis. Il doit fixer un point de fonctionnement moyen mais pas en instantané.
(je n’en sais rien en fait mais ça me parait peu plausible- avis éclairé bienvenu )