IUT de Perpignan, département G.I.M.Ch. de la Passio Vella, BP 79905 - 66962 PERPIGNAN Cédex 9

E.mail : fabrice.frugier@univ-perp.frSite internet : http://gim.iut.univ-perp.fr

� La mesure de puissance DC nécessite une charge résistive.

� Banc de charge passif

• Résistances série/parallèle � nb. limité de possibilités

• Encombrement important

� Charge électronique active

• Résistance virtuelle � de zéro à l’infini

• Avec une loi de variation linéaire ou non-linéaire

• Encombrement réduit

� La résistance d’entrée Re du convertisseur DC/DC de type Buck-Boost � simule une charge ohmique continûment variable depuis 0 �∞ par action sur le rapport cyclique k.

� Loi Ve=f(Ie) peut être linéaire ou non linéaire

Convertisseur inductif, abaisseur-élévateur-inverseur de tension

En conduction continue, le complément d’énergie pris sur l’intervalle 0�kT est le même que celui perdu de kT �T

TkL

VskTI L )1(L

Ve −==∆

k

k

Ve

Vs

−=

1D’où :

Ainsi :

Où : 0

Isk

kIe

−=

1

En supposant un rendement de 1, alors Vs.Is=Ve.Ie

Donc :

� k=0 � Re =∞

� k=1 � Re=0

Le convertisseur Le convertisseur buckbuck--boostboostfonctionne comme une fonctionne comme une

charge active.charge active.0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

0,1

1

10

100

1000

Re

(Ω)

k (rapport cyclique)

Re théorique

Rs=4,7Ω

ReReReRe est fonction de est fonction de est fonction de est fonction de RsRsRsRs et de ket de ket de ket de k

Rsk

k

Ie

VeRe

2

1

−==

Vsk

kVe

−= 1et alors

� Les diverses mesures réalisées ont permis de comparercomparercomparercomparer la variation de la rrrréééésistance dsistance dsistance dsistance d’’’’entrentrentrentréééée e e e ReReReRe de la charge électronique en fonction du rapport cyclique k avec la courbe thcourbe thcourbe thcourbe thééééoriqueoriqueoriqueorique.

� L’écart minime entre les points et la courbe théorique correspond au rendement rendement rendement rendement ηηηηbbbbbbbb=0,89=0,89=0,89=0,89 du convertisseur DC/DC.

Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active ReReReReReReReRe

0 ,0 0 ,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,00 ,1

1

1 0

1 0 0

1 0 0 0

Re

(Ω)

k ( r a p p o r t c y c l iq u e )

R e th é o r iq u e Rs=4,7Ω

IeKVe=

� Pour les applications les plus courantes :

Re, Ue, Ie ou Pe constantconstantconstantconstant,

Possibilité de faire un scanscanscanscan (Re de 0 �∞).

� Pour des applications spécifiques :

Possibilité d’obtenir une loi Ve=f(loi Ve=f(loi Ve=f(loi Ve=f(IeIeIeIe) quelconque) quelconque) quelconque) quelconque,

Par exemple dans l’éolien, pour optimiser l’énergie récupérée par une éolienne, on démontre que le courant dans la charge doit suivre la loi :

où K dépend du couple rotor-génératrice.

� Pour plusieurs vitesses de vent, la puissance de l’éolienne DARRIEUS à axe vertical (D=80cm, H=80cm) est relevée par balayage de la résistance virtuelle d’entrée de la charge active depuis 0,1Ω à1000Ω

0 20 40 600

20

40

60

80

100

120

140

160

0,1

1

10

100

1000

P

uiss

ance

(W

)

Ve (V) prop. à N (tr/s)

Re

(Ω)

Popt

=0,002.Ve3

Vent=14,8m/s13,7m/s12,8m/s11,8m/s

� Scan de 2 panneaux photovoltaïques (100Wp de 12V chacun) monocristallins souples connectés en parallèle

� La puissance optimale obtenue � Re=1,5Ω

0 5 10 15 200

5

10

15

0,1

1

10

100

PeRe_opt=1,5Ω

Pui

ssan

ce/2

0 (W

) et

Ie (

A)

Ve (V)

Ie

Pe_opt=150W

Re

Re

(Ω)

� Simulation d’une charge de batterie virtuelle

Pour un vent évoluant depuis zéro jusqu’à 15m/s en 5 paliers �éolienne DARRIEUS débite sur une batterie virtuelle de 12V.

0 100 200 300 400 500 600 7000

10

20

30

40

0,1

1

10

100

1000

Pui

ssan

ce (

W)

et V

e (V

)

Temps (s)

Re

(Ω)

PeRe

Ve

Ve r

ef=

12V

� Simulation d’une charge optimale pour éolienne

IeKVe=

422

0020

2

3

.K

1K :Avec

IeKK

IeVe

bienou Ve KIe:Soit

VeIeVeKP

éoliennel' de tiquecaractéris la surrelevé ,K

Veopt

Veopt

Veopt

Veoptoptéolienne

Veopt

==

==

=

==

=

−

� Sur la base d’un convertisseur DCconvertisseur DCconvertisseur DCconvertisseur DC----DC de type DC de type DC de type DC de type buckbuckbuckbuck----boostboostboostboost � réalisation d’une charge charge charge charge éééélectronique DC lectronique DC lectronique DC lectronique DC programmableprogrammableprogrammableprogrammable,

� La rrrréééésistance dsistance dsistance dsistance d’’’’entrentrentrentréééée e e e ReReReRe ne dépend plus que du rapport cyclique krapport cyclique krapport cyclique krapport cyclique k du signal MLI issu du microcontrôleur qui pilote le convertisseur,

� Cette charge électronique présente une grande grande grande grande dynamique continuedynamique continuedynamique continuedynamique continue de quelques mmmmΩΩΩΩ à plusieurs kkkkΩΩΩΩ,

� Possibilité de fonctionnement linlinlinlinééééaireaireaireaire à Re, U, I ou P constant ou nonnonnonnon----linlinlinlinééééaire aire aire aire ((((Possibilité MPPT),

� Charge active openCharge active openCharge active openCharge active open----sourcesourcesourcesource.