Brevet FR3050548A1 — publié le 20171027

Gestion d'un système de puissance photovoltaïque par une 3 unité de conditionnement de puissance (PCU) calculant le point 4 de puissance maximale (MPPC) 6 7 Références à des brevets précédents 8 Ce brevet est une évolution et une application d'un procédé ayant fait l'objet de 9 brevets EP1400886A1, W02010/097093A1 et US2011/0082600A1 11 1. Description 12 La présente invention concerne une unité de conditionnement de 13 puissance, le PCU-MPPC, pour la gestion d'un système de puissance 14 photovoltaïque, impliquant des panneaux solaires, une batterie et un réseau d'utilisation. Cette invention s'applique à tous les applications utilisant un 16 système de puissance à base de panneaux solaires. Ce système de puissance se 17 caractérise par le fait : 18 - qu'il est composé de plusieurs régulateurs de puissances : un régulateur 19 de puissance modulaire de type shunt pour la gestion des panneaux solaires et un régulateur de puissance, bidirectionnel en courant, pour la charge et la décharge 21 de la batterie. Cette unité distribue une tension continue régulée en permanence 22 à un réseau d'utilisation, même lorsque les panneaux solaires ne peuvent plus 23 assurer la puissance exigée (obscurité, pointes de puissance demandées par le 24 réseau). Dans ces conditions extrêmes, la régulation est assurée par la batterie. -qu'il force les panneaux solaires à opérer à leur puissance maximale en 26 permanence, en les faisant fonctionner à la tension de leur point de puissance 27 maximum (MPP). Cette tension MPP est également la tension régulée qui est 28 distribuée au réseau d'utilisation. 29 -que la tension MPP est calculée par un microprocesseur situé dans un module de calcul nommé MPPC-uP. Ce calcul est effectué à partir des mesures 31 des courants et de tensions fournis par les panneaux solaires. 32 -qu'une tension réduite, image de la tension calculée, est la tension de 33 référence qui commande le fonctionnement des régulateurs de puissance, shunt 34 et bidirectionnel. Ces derniers délivrent au réseau d'utilisation une tension régulée, d'amplitude MPP. 36 37 2. Etat de l'art 38 L'état de l'art pour la gestion de panneaux solaires concerne un seul 39 procédé appelé « Maximum Power Point Tracker » (MPPT). Ce procédé, inventé par la NASA en 1966 pour des applications spatiales, consiste à 41 rechercher la tension MPP d'un réseau solaire en explorant la caractéristique 42 électrique de ce réseau solaire. Pour cela le panneau solaire est connecté à un 43 régulateur de puissance série qui régule la tension du réseau solaire. En 44 mesurant le courant et la tension du panneau solaire, le régulateur a accès à la puissance fournie. En incrémentant cette tension, il est possible de déceler la 46 tension MPP et de s'y maintenir en oscillant autour de sa valeur. Ce procédé n'a 47 plus évolué depuis 1966, si ce n'est l'introduction de nouvelles technologies 48 pour les régulateurs séries, d'algorithmes de « tracking » plus perfectionnés et 3050548 1 de composants plus performants. Ce procédé est maintenant utilisé pour des 2 applications terrestres dans le cadre du développement des énergies 3 renouvelables. Ce système associe un réseau solaire (plusieurs panneaux solaires 4 en parallèle) à un régulateur de puissance série, de technologie PWM, qui 5 alimente, soit directement un réseau d'utilisation ou bien, envoie un courant de 6 charge iB à une batterie à la tension VB, elle-même connectée au réseau 7 d'utilisation. C'est le concept PCU-MPPT. Dans le premier cas, le réseau 8 d'utilisation reçoit une tension non régulée. Dans le cas où le réseau est connecté 9 à une batterie, la tension du réseau sera celle de la batterie. Le rendement 10 énergétique de ce système est moins bon que le concept PCU-MPPC pour 2 11 raisons : le régulateur de puissance est de type série, c'est-à-dire qu'il prélève de 12 la puissance pour fonctionner. La puissance transmise au réseau d'utilisation est 13 fournie par la batterie qui prélève également de la puissance pour le transfert de 14 charge à décharge. 15 16 3. Objectifs de l'invention 17 Les objectifs de l'invention ont pour but d'obtenir les nouveautés suivantes : 18 -Le réseau d'utilisation reçoit en permanence une tension régulée, limitée 19 en courant, c'est-à-dire que l'unité de conditionnement a la capacité de limiter 20 le courant qu'elle fournie si le réseau d'utilisation se met en court-circuit. 21 -La puissance exigée par le réseau d'utilisation est délivrée soit par les 22 panneaux solaires soit par la batterie si les panneaux ne peuvent la fournir. 23 -Les panneaux solaires sont gérés par un régulateur de puissance shunt 24 et la batterie est gérée par un régulateur de puissance bidirectionnel en courant. 25 -Le calcul du MPP des panneaux solaires est le résultat d'un processus 26 mathématique. La valeur du MPP est exacte, précise et fixe. Son calcul est 27 réalisé dans un temps très court, quelques millisecondes, ce qui permet un suivi 28 permanent de l'évolution du MPP, en cas de changements brusques des 29 conditions d'illumination des panneaux. 30 -Le rendement énergétique des régulateurs est proche de l'unité car le 31 régulateur shunt est modulaire, de type S3R (Sequential Shunt Switching 32 Regulator) et ne dissipe pas de puissance quand il est court-circuité. Il en est de 33 même de celui du chargeur-déchargeur de batterie bidirectionnel qui différentie 34 le mode charge du mode décharge. La batterie n'est pas sollicitée pour le 35 transfert de puissance vers le réseau d'utilisation, en mode nominal Elle le 36 devient en régime forcé, pour de fortes puissances exceptionnelles. 37 38 4. Explication de l'invention : Le PCU-MPPC 39 L'unité de conditionnement PCU-MPPC présente une topologie différente 40 du concept PCU-MPPT dans la mesure où le réseau d'utilisation n'est pas 41 connecté à la batterie mais reçoit une tension régulée, la tension MPP. La 42 topologie du concept se caractérise par le fait : 43 -qu'elle est modulaire. Le régulateur shunt se compose de n 44 modules régulateurs shunt S3R identiques, un module par panneau solaire. 45 Cette topologie est décrite en page 1, dans un exemple avec n=4 panneaux 46 solaires. Les n panneaux solaires) ne sont plus montés en parallèle mais sont 47 indépendants, tous connectés au réseau d'utilisation au travers d'une diode de 48 puissance, partie de la cellule de puissance du module S3R. Le PCU-MPPC 3050548 1 comprend n modules régulateurs shunt S3R, un régulateur chargeur-déchargeur 2 de batterie bidirectionnel en courant batterie et un module de calcul du MPP, 3 géré par un microprocesseur MPPC-uP. 4 -le microprocesseur génère une tension de référence, la même pour 5 tous les régulateurs, image de la tension MPP, calculée à partir des mesures des 6 courants in en provenance des n panneaux solaires et de la tension délivrée au 7 réseau d'utilisation. 8 -la gestion de la batterie, c'est-à-dire les contrôles du courant de 9 charge et de la tension de décharge, est assurée par le régulateur chargeur- 10 déchargeur bidirectionnel. 11 4.1 Le régulateur shunt S3R 12 C'est un régulateur shunt modulaire constitué de n modules identiques, soit 13 un module par panneau solaire (14). Une application avec n=3 est donnée sur la 14 fig2. Chaque module comprend une cellule de puissance et son circuit de 15 commande. La cellule de puissance est composée, d'un interrupteur de 16 puissance Qn(1) monté en shunt entre le panneau solaire et la masse et d'une 17 diode de puissance D, (2) montée en série entre ce panneau solaire et un filtre de 18 sortie Co (3), commun à tous les modules et relié au réseau d'utilisation R, (4). 19 Le circuit de contrôle est constitué d'un comparateur à hystérésis Gn (5) 20 connecté à une unité centrale G(p)(6), commune à tous les modules, appelée 21 MEA (Main Error Amplifier). Le MEA assure la régulation de la tension de 22 sortie Vilpp du régulateur selon une tension de référence VRAIpp (7) fournie par le 23 module de calcul MPPC. 24 Tous les comparateurs G, comparent la tension de commande commune y, (8), 25 générée par l'unité MEA, avec une tension de référence vn(9). Cette tension vn 26 est différente pour chaque module. Une tension constante VE est fixée entre 2 27 modules consécutifs, de sorte que : 28 vn vn-1 = VE (4.1) 29 La commande unique y, est générée par l'amplificateur d'erreur central 30 MEA (Main Error Amplifier) qui d'assure la régulation de la tension de sortie 31 Vilpp distribuée au réseau (10), en comparant une image de cette tension à une 32 tension de référence VRAIpp, elle-même image de la tension MPP, générée par le 33 module microprocesseur MPPC. Le régulateur shunt S3R se caractérise par 34 le fait que : 35 -selon l'évolution de la tension vc, la sortie du comparateur G, 36 est soit capable de faire conduire Q17, avec un statut numérique 1, soit le bloquer 37 avec une tension nulle, avec un statut O. ir le 38 Inicropr !Jour le calcul du La particularité du shunt modulaire 39 S3R est que, sur les n modules qui le constituent, un seul assure la régulation de 40 la tension Vilpp, avec un rapport cyclique D tel que O vm le commutateur Qm est conducteur et sa porte est à l'état 1. 11 Lorsque vc>vm+i ce commutateur est inactif et sa porte est à l'état O. Le module 12 m qui assure la régulation de la tension Vmpp, voit son commutateur évolué dans 13 ces deux états avec un rapport cyclique D (7) fixé par la boucle de régulation. 14 -le module actif qui n'assure pas la régulation, fournit le 15 courant de court-circuit isc du panneau auquel il est connecté. Pour des raisons 16 pratiques, le module qui fournit cette information est le module n=1. 17 4.2 Le chargeur-déchargeur de batterie bidirectionnel 18 L'objectif du chargeur-déchargeur de batterie, bidirectionnel en courant, est 19 de remplacer les régulateurs traditionnels, le chargeur de batterie (BCR) pour la 20 gestion de la charge de la batterie et le déchargeur de batterie (BDR) pour fournir 21 des appoints de puissance au réseau, par un régulateur unique (BCDR) capable 22 d'effectuer les fonctions de ces deux régulateurs. Le régulateur chargeur- 23 déchargeur bidirectionnel se caractérise par le fait que : 24 -La transition entre ces deux fonctions se fait sans qu'apparaisse 25 une discontinuité dans la circulation du courant entre la batterie et le bus de 26 puissance. Cet objectif est atteint en utilisant, comme il est montré sur la fig 4, 27 des interrupteurs de puissance bidirectionnels à faible dissipation, en l'occurrence 28 des FET de puissance, QI (1)et Q2(2), connectés à une self de puissance L(3), 29 placés entre le réseau à la tension Vo (4), la batterie à la tension VB (5) et la masse 30 de cette dernière. Un asservissement (6) permet de réguler la tension bus Vo et de 31 gérer la charge de la batterie à partir des paramètres (16) Vo, VB, iL et iB. Cet 32 asservissement est un module PWM opérant en mode control en courant (MC2) à 33 une fréquence f=1/T. Une impulsion de largeur tc (7) est émise par ce module vers 34 un driver de puissance. Celui-ci commande le FET QI, monté en série, par une 35 impulsion de largeur tc (8) et commande le FET Q2, monté en shunt, par une 36 impulsion complémentaire T-tc (9). Dans ce schéma de principe, les panneaux 37 solaires sont représentés par une source de courant i (10) et le réseau par une 38 résistance Ro (11) parcourue par un courant io(12). La capacité Co (13) contribue à 39 la stabilité dynamique de l'asservissement. La tension Vo est la tension VRP. 40 -Dans le fonctionnement du PCU-MPPC, le chargeur- 41 déchargeur se comporte comme un module shunt S3R, c'est-à-dire qu'il est 42 commandé par la même tension de commande vc (14) venant du MEA qui est 43 comparé à une tension de référence y, (15) inférieure à la tension minimale y1 qui 44 régit le fonctionnement des n modules S3R. Il opère quand le module S3R du 45 canal 1 devient inactif 3050548 1 -La régulation de la tension de sortie Vmpp du PCU est faite 2 par le chargeur-déchargeur lorsque les modules S3R ne peuvent plus l'assurer, 3 c'est-à-dire lorsque les n modules S3R sont inactifs (statut 0). 4 Cependant le chargeur-déchargeur fonctionne comme une source de courant 5 constant iB pour la charge de la batterie lorsque la régulation du bus est faite par 6 les modules S3R. L'amplitude de ce courant est réglée pour être égale à 1.5 iGsn. 7 8 4.3 Le module de calcul MPPC 9 Ce module joue un rôle essentiel dans le système de puissance 10 photovoltaïque car il calcule la tension du MPP du réseau solaire et envoie une 11 image de cette tension, qui devient la tension de référence variable du MEA. 12 13 14 15 Le module de calcul se caractérise par le fait que : 16 -Le calcul de la tension MPP est réalisé par le module MPPC 17 en utilisant un logiciel effectuant des mesures et des calculs. Le calcul de la 18 tension MPP se base sur l'équation de la caractéristique électrique i(v) du réseau 19 solaire. Cette caractéristique correspond à, si isA et vsA sont les coordonnées d'un 20 point M de cette caractéristique : 21 clvsA(t) isA(t) = isc(t)-iR(exP( ) 1) =isc - iR(exp(avsA) -1) (4.1) AkT 22 La puissance PsA que fournit le réseau solaire est donnée par : 23 PsA(t) = vsp(t)isA(t) (4.2) 24 La puissance maximale doit vérifier la condition suivante: dPsA 25 =isc -1R(exp(avsA) -1) + v(-aiR exp(asAv) -1) = 0 (4.3) dvsA 26 La résolution de cette équation donne la tension vmpp. Cette opération est 27 faite par un microprocesseur en quelques millisecondes. L'algorithme itératif 28 utilisé est celui de Newton-Raphson. Pour résoudre cette équation, il faut 29 connaître les paramètres: iSCI iR et a. 30 L'utilisation du PCU-MPPC va permettre de calculer ces 3 paramètres à l'aide de 31 mesures de points courants de la caractéristique i(v). Un de ces paramètres, le 32 courant de court-circuit i,, est immédiatement disponible car il correspond au 33 courant mesuré sur un module S3R actif. Trois modes de fonctionnement sont 34 programmés dans le logiciel. Ils concernent la phase de mise en service du PCU- 35 MPPC, son fonctionnement en régime nominal et le cas où une forte puissance est 36 demandée par le réseau d'utilisation. Selon le mode de fonctionnement, les 37 mesures de 1 ou 2 points courants seront nécessaires. 38 -Lors de la mise en service du PCU-MPPC, avec ou sans une 39 charge nominale du réseau d'utilisation, les régulateurs ne sont pas en fonction. 40 Dés que les n panneaux solaires sont connectés au PCU-MPPC, une tension vo 41 est présente en sortie de ce dernier et un courant io est délivré au réseau 42 d'utilisation selon la configuration de la fig2. Les statuts de tous les 43 interrupteurs de puissance Q, sont au niveau 0 y compris les interrupteurs du 44 régulateur de batterie. Le module MPPC lit la tension vo et une image de cette 45 tension est envoyée au MEA comme tension de référence. C'est le point Mo (3). 3050548 1 Le microprocesseur active alors tous les régulateurs et la tension vo est régulée 2 en sortie du PCU-MPPC. Selon l'exemple détaillé en fig 3, la régulation est 3 assurée par le S3R du canal m. Les modules 1 à m-1 sont actifs, leurs 4 interrupteurs sont au niveau 1, les modules m+1 à n sont inactifs (interrupteurs 5 au niveau 0). Le S3R du canal 1 mesure le courant isci du panneau solaire 1 et 6 cette mesure est lue par le microprocesseur. Pour calculer les paramètres a et 1R, 7 un point supplémentaire est nécessaire, le point M1 obtenu en imposant la 8 tension v1 =1.05 vo (1). Le microprocesseur mesure le courant i/(2). Nous avons 9 la configuration de la fig 5. 10 On peut écrire : 11 io = isci-iR(ep(avo) -1) = isci - iR(ep(avo) (4.4) iR (exp (avi) -1) iR (exp (avi ) il = isci - '..= isci - 12 Pour calculer les paramètres a, et iR il suffit de faire : 13 14 1-c'g (isci - il ) - 1-°g (isci - jo ) = a(vi-vo) (4.5) 15 soit 1 (isci - il ) 16 a = Log (4.6) v1 - VO (iSC - i0 ) iR = _ (iSC1 - il ) 17 (4.7) exp av, 18 Comme tous les panneaux solaires sont identiques, le calcul du MPP du canal 19 n sera également celui du réseau solaire. 20 -Le fonctionnement nominal se caractérise en se que la 21 régulation de la tension distribuée vo est réalisée par les régulateurs S3R, avec le 22 régulateur de batterie en mode charge à courant constant. Cela signifie qu'un 23 certain nombre de modules S3R sont actifs, (les créneaux 1 à n-(m-1) par 24 exemple court-circuitent leurs panneaux solaires), le module m assurant la 25 régulation du bus et les m+1 à n autres modules étant inactifs. C'est le cas de la 26 fig6. Les mesures du courant in du module n et de la tension bus vo donnent le 27 point MPP0 sur la caractéristique. C'est le point Mo (1). Lorsqu'une variation du 28 courant io supérieure à x=+/- 3% par exemple est détectée, la recherche d'un 29 nouveau MPP est enclenchée. Si x> 0 le microprocesseur demande une 30 régulation du bus telle que v1=1.05 Vo. Si x>0 cette régulation se fera pour 31 v1=0.95vo. Sur la nouvelle caractéristique i(v) le point représentatif de cette 32 régulation sera M1 (2). 33 Le microprocesseur dispose des coordonnées des points Mo et M1 ainsi que 34 de la valeur du courant de court-circuit isci mesurée sur le canal 1. Le calcul des 35 paramètres a et iR se font à partir de (4.4) et (4.5) et donnent : 1 (isci - il ) 36 a = Log (4.8) y1 - Vo (isc -io) 37 1R (isc1 - il ) (4.9) R = exp av, 38 Comme tous les panneaux solaires sont identiques, le calcul du MPP du canal 39 n est également celui de l'ensemble du réseau solaire. 40 -La puissance crête a lieu lorsque le réseau d'utilisation demande 41 une puissance supérieure à celle qui est disponible sur le réseau solaire à son 3050548 1 MPP. Cela se traduit par le fait que tous les modules S3R sont inactifs. Seul le 2 régulateur de batterie bidirectionnel est actif et régule le bus. Cette régulation 3 peut se faire soit en mode chargeur, la batterie se charge avec un courant 4 variable fourni par le réseau solaire et régule la tension du bus à MPP, soit en 5 mode déchargeur et la batterie fournit l'excédent de courant que ne peut plus 6 fournir le réseau solaire à son MPP. Le réseau d'utilisation absorbe la totalité du 7 courant du réseau solaire à son MPP plus l'excédent fourni par la batterie. 8 Dans ces conditions, le courant de court-circuit n'est plus disponible sur 9 l'ensemble des canaux S3R. Deux cas peuvent se produire : 10 -Le changement de MPP, toujours détecté par une variation du courant io pour la 11 tension vo, fait intervenir une régulation du bus uniquement par le régulateur 12 bidirectionnel, en mode chargeur ou déchargeur de batterie. Dans ce cas il y a un 13 transitoire entre mode nominal et mode crête. 14 -Le changement de MPP ne fait intervenir que le régulateur bidirectionnel. Le 15 transitoire est en mode crête. 16 Lorsque le courant de court-circuit n'est pas disponible, le calcul des trois 17 paramètres isc, a et iR fait appel à la résolution d'un système de trois équations à 18 trois inconnues et nécessite la connaissance de trois points de la caractéristique 19 i(v). En se référant à la fig7, il apparaît que les mesures de deux points, M1 (1) et 20 M2 (2), sont suffisantes car le point Mo (3) est immédiatement disponible. En 21 effet, la mesure du courant io (qui a déclenché la recherche d'un nouvel MPP), 22 s'est faite à la tension vo, c'est-à-dire à la tension MPP0, contrôlée par le 23 régulateur bidirectionnel. 24 On peut écrire : 25 i0 = iSC - iR (exp (avo ) -1) "«.= isc - iR (exp (avo ) 4.10 ii = isc -iR (exp (avi ) -1) "«.= isc - iR (exp (avi ) ( ) 26 i2 = iSC - iR (exP ( av2 ) -1) "-= isc - 27 28 Dans ces équations, le paramètre isc représente le courant de court-circuit 29 du réseau solaire et les points Mo, Mi et M2 sont sur la caractéristique du réseau 30 solaire. A partir de (4.10), on établit la relation suivante : 31 32 Imeisc -io) - L°giR + Imeisc -i2) - L°giR = 21meisc - il) - 2LogiR (4.11) 33 34 puis 35 Log (isc 7i0 )(isc 2- i2) = 0 (4.12) (isc - mi ) 36 Finalement isc il -10 37 12 (4.13) 24 - (i0 + i2) 38 Les autres paramètres s'en déduisent 1 (isci -if ) 39 a = Log (4.14) v1 - VO (isc - i0 ) (isc 1 - il ) 40 IR = (4.15) exp av, 41 iR (exp (av2 ) 3050548 1 -Lors d'un changement de MPP impliquant un transitoire où le 2 fonctionnement passe du mode crête au mode nominal, le calcul des paramètres 3 isc, a et iR va dépendre du nombre de modules S3R inactifs. Pour avoir accès au 4 paramètre isc, le module S3R de rang n ne doit pas être actif et la régulation doit 5 donc être faite par le canal n-1. Si c'est le cas, le scénario de calcul décrit pour le 6 fonctionnement en mode nominal s'applique et les paramètres a et iR sont donnés 7 par les relations (4.8) et (4.9). Si ce n'est pas le cas, ce transitoire doit être 8 considéré comme un changement de MPP en mode crête et les paramètres sont 9 donnés par les relations (4.13), (4.14) et (4.15). 10 -En conclusion, le calcul des paramètres isc, a et iR met en oeuvre, au 11 maximum, les mesures de deux points courants de la caractéristique i(v) du réseau 12 solaire, les points Mi et M2 car le paramètre isc est immédiatement disponible, 13 fourni par le module shunt S3R actif, en l'occurrence le module n=1. Ce calcul se 14 résume à la mesure d'un seul point M1 en mode nominal, mode le plus fréquent, 15 car la recherche d'un nouveau MPP est déclenchée à partir d'un point courant 16 connu de la caractéristique i(v), le point Mo. REVENDICATIONS1. Le PCU-MPPC est une unité de puissance, qui se caractérise par le fait qu'elle est connectée à deux sources d'énergie, une constituée de panneaux solaires l'autre, une batterie pour le stockage de l'énergie, et enfin un réseau électrique d'utilisation. Cette unité est constituée de régulateurs de puissance, de type shunt pour la gestion des panneaux solaires, d'un régulateur de puissance bidirectionnel, de type série pour la gestion de la batterie et d'un module de calcul, en l'occurrence un microprocesseur pour le calcul du MPP des panneaux solaires. Cette unité de puissance distribue une tension vo continue, régulée, de valeur MPP, non stop, à un réseau d'utilisation constitué d'appareillages électriques. Le PCUMPPC a la particularité de polariser les panneaux solaires à leur maximum de puissance (MPP) et de également de gérer la durée de vie de la batterie en agissant sur sa charge et sa décharge. Revendication 2 : Le PCU-MPPC est une unité de puissance selon la revendication précédente caractérisée en ce que : Les régulateurs de puissance pour la gestion des panneaux solaires sont constitués de plusieurs cellules de puissance identiques. Si n est le nombre de ces cellules, celles-ci sont de topologie shunt non dissipatif modulaire, connue sous le sigle de S3R (Sequential Switching Shunt Regulator). Elles sont connectées à n panneaux solaires, tous identiques. La fréquence de fonctionnement de ces cellules est variable. 3050548 18 3050548 Le régulateur bidirectionnel, pour la gestion de la charge et la décharge de la batterie, fonctionne en PWM (Pulse Width Modulator) à une fréquence fixe. Le filtre de sortie est commun à tous ces régulateurs. Il est 5 constitué d'un assemblage, en parallèle, de condensateurs de fortes capacités pour emmagasiner l'énergie nécessaire à la régulation, mais également de faibles capacités, pour obtenir une bonne dynamique (résistance parasite très faible) de la régulation de la tension continue distribuée vo. 10 Un module de contrôle assure le fonctionnement de tous les régulateurs ainsi que la régulation de la tension distribuée vo et la gestion de la batterie. Le module de calcul, appelé MPPC, permet de calculer, à l'aide d'un microprocesseur recevant les données nécessaires, le calcul du 15 point de fonctionnement MPP du réseau solaire et de piloter le module de contrôle. Revendication 3 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que la régulation 20 de la tension vo fournie au réseau d'utilisation est assurée par un seul module S3R ou par le régulateur bidirectionnel obéissant au module de contrôle, lui-même piloté par le module de calcul. Tous les autres circuits de puissance ne contribuent pas à la régulation et ne génèrent pas de pertes énergétiques. Cette tension vo est celle du MPP du réseau 25 solaire, calculé par le microprocesseur. Revendication 4 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que, tous les panneaux solaires ainsi que les modules S3R associés étant identiques, 19 3050548 le MPP du réseau solaire est donc le même que celui de chaque panneau solaire. Le calcul du MPP se fera en utilisant la cellule de puissance S3R de rang n (ou n-1 si n est en panne etc..). 5 Revendication 5 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que chaque cellule de puissance shunt S3R est équipée d'un senseur de courant qui mesure en permanence le courant fourni par le panneau solaire qui lui est associé. Si in est le rang de cette cellule, le courant mesuré est im. 10 L'état, ON ou OFF; soit 1 ou 0 en numérique, de l'interrupteur de puissance m de cette cellule de puissance est également mesuré. Ces deux informations sont envoyées au module de calcul MPPC. Le microprocesseur reçoit ces deux informations de toutes les cellules de puissance shunt S3R et calcule la tension MPP qui pilotera le module 15 de contrôle. Revendication 6 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que le calcul de la tension MPP se déduit des équations de la caractéristique électrique 20 i(v) du réseau solaire, soit : isA (t) isc(t)_iR(exp(qAvskT(t), ) 1) isc - iR (exp (avsA ) -1) La puissance PSA que fournit le réseau solaire est donnée par : PSA(t) = V SA(t)i SA(t) La puissance maximale doit vérifier la condition suivante: dP,A 25 = isc -1R (exp( vsA)-1)+ v(-aiR exp(asAv) -1) ---- 0 ds, La résolution de cette équation donne la tension vmpp. Cette opération est faite par un microprocesseur en quelques millisecondes. 20 3050548 L'algorithme itératif utilisé est celui de Newton-Raph.svon (par exemple). Pour résoudre cette équation, il faut connaître: isc, iR et a. Revendication 7: L'unité de puissance selon les 5 revendications précédentes se caractérise par le fait que le calcul d'un nouvel MPP a lieu chaque fois que le courant débité io par un panneau non court-circuité par un S3R (en général celui de rang n ou n-1 si défaillance du canal n) subit une variation de x% (par exemple 3%). Si vo est la tension du MPP avant la variation de courant, l'unité de 10 puissance PCU-MPPC va alors réguler une tension v1=1.05 vo si x 0. Sur la nouvelle caractéristique i(v) le point représentatif de cette régulation sera M1(v1,i1). Le paramètre isc sera le courant débité par un panneau solaire court-circuité par un module S3R, plus particulièrement celui de rang 1 (ou rang supérieur si 15 défaillance de ce canal). Les autres paramètres sont : a= 1 V1 (i jo) _ (isa R exp 20 Revendication 8 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que, lors de sa mise sous tension, sans l'activation des régulateurs, le calcul du premier MPP nécessite la mesure du courant io débité par un panneau solaire et de la tension de sortie vo, en principe le module n, ce qui 25 constitue le point Mo. L'activation des régulateurs avec une tension y1 1.05v0 va permettre de mesurer le courant il débité le panneau non court-circuité par un module S3R (en principe celui de rang n), ce qui 21 3050548 constitue le point M1. Le courant isc est mesuré en sortie d'un panneau court-circuité par un module S3R, en principe le module de rang I. Le calcul du MPP est fait avec : 5 a= 1 Log (isci VI -VO (iSC-i0) il) exp av, Revendication 9 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que, lors d'un fonctionnement à forte puissance, la régulation n'est faite que par le 10 régulateur bidirectionnel. Le calcul d'un nouvel MPP fait appel aux mesures de deux points M1 et M2 de la caractéristique i(v) du réseau solaire. Si io est le courant fourni par le panneau solaire du module S3R de rang n, à la tension vo, c'est-à-dire les coordonnées du point Mo, les deux points M1 et M2 seront choisis de sorte que v1=0.95vo et 15 v2=1.05v0. Alors : -102 2i1 - (io + i2 ) a= 1 Log(ici -4) V, «sc. -10) R exp 20 Revendication 10 : L'unité de puissance selon les revendications précédentes se caractérise par le fait que, lors d'un transitoire passant du mode forte puissance vers le mode nominal, la revendication 9 s'applique sauf si le S3R de rang n reste inactif (état 0 de son interrupteur). Si ce n'est pas le cas, la revendication 7 25 s' applique. isc