Implementation Of Maximum Power Point Tracking Algorithms For Partially Shaded Photovoltaic Generators

Résumé: Dans cette thèse, une étude bibliographique sur les différents types de commandes MPPT destinées à contrôler les systèmes Photovoltaïques (PV) soumis à des conditions d’irradiation uniforme et non uniforme (présence d’ombrage) a été présenté. Les récents progrès de certaines technologies des panneaux PV sont aussi présentés. Un modèle PV basé sur les données du datasheet a été développé pour prévoir les caractéristiques électriques Tension-Puissance et Tension-Courant des différentes technologies photovoltaïques. Le modèle photovoltaïque développé a été évalué et les résultats expérimentaux ont été fournis. Aussi, trois contrôleurs MPPT dédiées à la commande des systèmes photovoltaïques ont été proposés pour extraire le point de puissance maximale disponible. Le premier contrôleur MPPT basé sur une technique connue sous le nom Golden Section Optimisation, présente plusieurs avantages lorsque l’irradiation du générateur photovoltaïque est uniforme. Cependant, il montre des limitations dans le cas des conditions où le motif d’ombrage est compliqué. A cet effet, un autre contrôleur MPPT basé sur la combinaison de la procédure balayage-stockage avec une boucle de suivi floue a été proposé. Cette solution, présente une grande précision et une robustesse dans différents conditions de fonctionnement. Cependant, l’utilisation du contrôleur flou conduit à une grande complexité lors d’une implémentation. Le troisième contrôleur MPPT élaboré utilise deux boucles en cascade. La première est la boucle d’identification, tandis que, la deuxième est la boucle de suivi. Ce contrôleur offre une grande précision et robustesse. L'implémentation hardware a été effectuée pour évaluer et comparer les performances du contrôleur MPPT. La plate-forme d'implémentation a été conçue dans le laboratoire Quartz EA 7693 situé à l’école Nationale Supérieure de l'Èlectronique et de ses Applications (ENSEA), France. In this thesis, the latest progress in Maximum Power Point Tracking (MPPT) techniques for Photovoltaic (PV) systems under uniform and non-uniform irradiance conditions is covered. Moreover, a survey of some recent progress in PV device technologies is provided. A PV model based on manufacturer's datasheet has been developed to predict the Current-Voltage and Power-Voltage characteristics of some PV technologies. Test facility has been employed to assess the developed PV model and experimental results have been provided. A standalone PV system is designed to increase the energy extraction by using new MPPT methods. The first proposed MPPT is based on the use of Golden Section Optimization (GSO) technique. GSO-MPPT has many advantages under uniform irradiance conditions. However, it cannot track the Global MPP (GMPP) under complicated shading patterns. In order to address this issue, another MPPT is proposed, it combines a scanning-storing procedure as well as a tracking loop which is based on Fuzzy Logic Controller (FLC). Based on simulation and comparison results, it can be concluded that this MPPT is able to track the GMPP and improve the dynamic and steady state performance simultaneously under complicated shading patterns. However, using FLC as MPPT tracker leads to an increase in the complexity level of the control system as well as to high memory requirement during implementation. The third MPPT has been proposed in order to solve the drawback associated with the second MPPT, meanwhile, keeping its advantages. It is based on cascading two loops to handle the problem of Partial Shading Conditions (PSCs) and improve the PV system performance. Finally, experimental evaluation is carried out to evaluate the performance of some MPPTs. The hardware implementation platform has been designed at Quartz laboratory EA 7393 located in ‘‘l’École Nationale Supérieure de l'Èlectronique et de ses Applications’’ (ENSEA), France

Publié dans la revue: