Les onduleurs

Les onduleurs 4

Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique)Version de janvier 2011

2PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

L’onduleur pour le raccordé réseau

Fonctions :Convertit le courant continu en courant alternatif usuel en phase avec le

réseauFait fonctionner les capteurs PV au maximum de leur puissance (MPPT)

quelque soient l’ensoleillement et la températureSe déconnecte en cas d’absence de tension du réseau Protection des personnes par contrôle d’isolement du circuit continu


Les onduleurs pour le raccordé réseau

Conformité aux normes :Protection de découplage :

VDE126-1-1 ou VDE 0126 Interface réseau : CEI 61727Compatibilité électromagnétique :

EN55014Harmoniques : CEI 61000-3-2Sécurité : EN 60950CEI 62109Certificats de tests délivrés par

laboratoire agréé


Critères pour le choix de l’onduleur

Caractéristiques en entrée (DC) :Enclenchement et déclenchement automatiques avec un seuil

d’irradiance faibleQualité et précision de la recherche du point de puissance maximale du

champ PV (MPPT)Large plage de tension d’entrée (ex : 120 à 500 V)Limitation de puissance max par désadaptation de PmaxProtection en surtensions (varistances)Protection des personnes (ex : contrôle d’isolement DC)

Caractéristiques en sortie (AC) :Parfaite synchronisation avec le réseauDéphasage nul ou faible (facteur de puissance = 1)Découplage automatique du réseau si hors tolérance en tension et

fréquenceInsensibilité aux signaux de commande du réseau (175Hz)Protection des personnes (ex : contrôle d’isolement AC)


Critères pour le choix de l’onduleur (suite)

Caractéristiques en général :Rendement élevé au niveau de puissance usuelle de l’installation (ex:

92% à 98%)Protection en températureFaible consommation & niveau sonoreFaibles perturbations électromagnétiques & taux d’harmoniquesAffichage des paramètres de fonctionnement (voyants, affichages, etc...)Enregistrement des données (accessibles par liaison informatique)Bonne fiabilitéDurée de garantie étendue et extensible


Rendement des onduleurs

Paramètre crucial de l’onduleur, le rendement dépend :du niveau de la tension

d’entrée DCdes performances de

recherche de Pmax (MPPT)de la technologie utilisée

DC/AC (BF, HF, composants,.. )

du transformateur(si existant)

Rendement max96% % de la Puissance nominale

Rend

emen

t

Courbes de rendement de 6 onduleurs différents

Ex : le rendement maxi de l’onduleur A est atteint à 55% de sa puissance nominale

A

A

P.Continu (W)P.Alternatif (W)Rendement =


Énergie produite selon l’irradiation

Le rendement moyen d’un onduleur est fonction des niveaux d’irradiation et de leur fréquence pour un lieu donné, ci-dessous la distribution

moyenne annuelle pour une inclinaison de 40° à Madrid


Rendement européen des onduleurs

Rendement européen normalisé :

Pn50%Pn30%Pn20%Pn10%Pn5%Pneuro η0,20η0,48η0,10η0,13η0,06η0,03η


Onduleurs modulaires

Puissance de quelques kWcMise en parallèle côté ACCertaines centrales de puissance (ex: 1MWc) réaliséesNécessité du contrôle de bon fonctionnement de chaque

onduleur


Onduleurs multi-branches

Puissance de quelques kWcUn convertisseur DC/DC par sous-champ avec suivi de PmaxUn convertisseur DC/AC uniquePossibilités de sous-champs différents (technologie, taille,

orientation, inclinaison, ombrage)Optimisation par suivi de Pmax pour chacun


Onduleurs centralisés

Plutôt utilisés dans les centrales PV(> 20kWc)

Souvent plusieurs onduleurs fonctionnant en maître-esclave(quand le premier onduleur atteint sa puissance max, il enclenche la mise en parallèle du second)

Mise en parallèle, des sous-champs PV en DC

Protection et câblage spécifiés en DC


Onduleurs avec fonction de sécurisation

Système avec deux onduleurs

AvantagePeut être rajouté sur une injection pure existanteInconvénientSurcoût : Parc de batteries et ajout d’un onduleur/chargeur + relayage complexe


Sunmaster QS 2000Puissance de raccordement : 1200 à 2100 WcPlage de tension : 100 – 380 VTension d’entrée max : 450 VCourant d’entrée max : 7,5 APuissance de sortie nominale : 1,6 kVARendement européen : 94%Poids : 6kg

Gamme de 0,9 à 5,2 kVA

Quelques onduleurs


Onduleurs PWI Maîtres/esclaves ou multi-chaînesVersion intérieure ou extérieure3 niveaux de puissanceDouble plage de tension d’entréePuissance : de 1 650 à 4 600 WPlage de tension : 100 – 350 V ou 200 – 500 VTension d’entrée max : 395 à 600 VCourant d’entrée max : 7 à 30 ARendement européen : 91,6 à 93,4%Poids : 14 à 23 kg

Quelques onduleurs


Puissance de raccordement : 4 600 à 6 700 WcPlage de tension : 150 – 400 VTension d’entrée max : 500 VCourant d’entrée max : 35,84 APuissance de sortie nominale : 4,6 kVA

Quelques onduleurs

IG 60 boîtier transparent IG 60 IG 60 boîtier extérieur

Gamme de 1,3 à 4,6 kVA

Rendement européen : 93,5%Poids : 16/20 kg


Gamme de 0,6 à 6 kVA

Quelques onduleurs

Sunnyboy 6800 UPuissance de raccordement : jusqu’à 7 200 WcPlage de tension : 250 – 600 VTension d’entrée max : 600 VCourant d’entrée max : 25 APuissance de sortie nominale : 6 kVARendement européen : 95%Poids : 63kg


Puissance de raccordement : jusqu’à 5kW Plage de tension : 125 – 450 VTension d’entrée max : 500 VCourant d’entrée max : 20 ARendement européen : >92%

Gamme de 1,9 à 5,0 kW

Quelques onduleurs


Principaux fabricants : SIEMENS (20 à 400kVA – maître-esclaves)SMA (100 kVA à 1MVA)XANTREX (100 à 500 kVA)SPUTNIK

Quelques onduleurs centralisés


Calcul de l’onduleur adapté


Liaison onduleur-réseau

Documents

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