Alors que le monde avance dans sa recherche de solutions énergétiques durables et propres, l’énergie solaire est devenue un pionnier dans la course vers un avenir plus vert. Exploitant l’énergie abondante et renouvelable du soleil, les systèmes solaires photovoltaïques (PV) ont gagné en popularité, ouvrant la voie à une transformation remarquable dans la manière dont nous produisons de l’électricité. 
Au cœur de chaque système solaire photovoltaïque se trouve un élément crucial qui permet la conversion de la lumière du soleil en énergie utilisable : leonduleur solaire. Agissant comme un pont entre les panneaux solaires et le réseau électrique, les onduleurs solaires jouent un rôle essentiel dans l’utilisation efficace de l’énergie solaire. Comprendre leur principe de fonctionnement et explorer leurs différents types est essentiel pour comprendre les mécanismes fascinants derrière la conversion de l’énergie solaire. Hcomment fait ASolarIconvertisseurWork? Un onduleur solaire est un appareil électronique qui convertit l'électricité en courant continu (CC) produite par les panneaux solaires en électricité en courant alternatif (AC) qui peut être utilisée pour alimenter des appareils électroménagers et être injectée dans le réseau électrique. Le principe de fonctionnement d'un onduleur solaire peut être divisé en trois étapes principales : la conversion, le contrôle et la sortie. Conversion: L'onduleur solaire reçoit d'abord l'électricité CC générée par les panneaux solaires. Cette électricité CC se présente généralement sous la forme d’une tension fluctuante qui varie en fonction de l’intensité de la lumière du soleil. La tâche principale de l'onduleur est de convertir cette tension continue variable en une tension alternative stable et adaptée à la consommation. Le processus de conversion implique deux composants clés : un ensemble de commutateurs électroniques de puissance (généralement des transistors bipolaires à grille isolée ou IGBT) et un transformateur haute fréquence. Les commutateurs sont chargés d'activer et de désactiver rapidement la tension continue, créant ainsi un signal d'impulsion haute fréquence. Le transformateur augmente ensuite la tension jusqu'au niveau de tension alternative souhaité. Contrôle: L'étape de contrôle d'un onduleur solaire garantit que le processus de conversion fonctionne efficacement et en toute sécurité. Cela implique l’utilisation d’algorithmes de contrôle et de capteurs sophistiqués pour surveiller et réguler divers paramètres. Certaines fonctions de contrôle importantes comprennent : un. Suivi du point de puissance maximale (MPPT) : les panneaux solaires ont un point de fonctionnement optimal appelé point de puissance maximale (MPP), où ils produisent la puissance maximale pour une intensité solaire donnée. L'algorithme MPPT ajuste en permanence le point de fonctionnement des panneaux solaires pour maximiser la puissance de sortie en suivant le MPP. b. Régulation de tension et de fréquence : le système de contrôle de l'onduleur maintient une tension et une fréquence de sortie CA stables, généralement conformes aux normes du réseau électrique public. Cela garantit la compatibilité avec d’autres appareils électriques et permet une intégration transparente avec le réseau. c. Synchronisation du réseau : les onduleurs solaires connectés au réseau synchronisent la phase et la fréquence de la sortie CA avec le réseau électrique public. Cette synchronisation permet à l'onduleur de réinjecter l'énergie excédentaire dans le réseau ou de tirer de l'énergie du réseau lorsque la production solaire est insuffisante. Sortir: Dans la dernière étape, l'onduleur solaire fournit l'électricité CA convertie aux charges électriques ou au réseau. Le résultat peut être utilisé de deux manières : un. Systèmes en réseau ou liés au réseau : Dans les systèmes liés au réseau, l'onduleur solaire alimente l'électricité CA directement dans le réseau électrique public. Cela réduit la dépendance à l’égard des centrales électriques à combustibles fossiles et permet une facturation nette, où l’excédent d’électricité produit pendant la journée peut être crédité et utilisé pendant les périodes de faible production solaire. b. Systèmes hors réseau : dans les systèmes hors réseau, l'onduleur solaire charge un parc de batteries en plus de fournir de l'énergie aux charges électriques. Les batteries stockent l'énergie solaire excédentaire, qui peut être utilisée pendant les périodes de faible production solaire ou la nuit lorsque les panneaux solaires ne produisent pas d'électricité. Caractéristiques des onduleurs solaires : Efficacité: Les onduleurs solaires sont conçus pour fonctionner avec un rendement élevé afin de maximiser le rendement énergétique du système solaire photovoltaïque. Une efficacité plus élevée entraîne moins de perte d’énergie pendant le processus de conversion, garantissant ainsi qu’une plus grande proportion de l’énergie solaire est utilisée efficacement. Puissance de sortie : Les onduleurs solaires sont disponibles dans différentes puissances, allant des petits systèmes résidentiels aux installations commerciales à grande échelle. La puissance de sortie d’un onduleur doit être adaptée de manière appropriée à la capacité des panneaux solaires pour obtenir des performances optimales. Durabilité et fiabilité : Les onduleurs solaires sont exposés à diverses conditions environnementales, notamment aux fluctuations de température, à l'humidité et aux surtensions électriques potentielles. Par conséquent, les onduleurs doivent être construits avec des matériaux robustes et conçus pour résister à ces conditions, garantissant ainsi une fiabilité à long terme. Suivi et communication : De nombreux onduleurs solaires modernes sont équipés de systèmes de surveillance qui permettent aux utilisateurs de suivre les performances de leur système solaire photovoltaïque. Certains onduleurs peuvent également communiquer avec des appareils externes et des plates-formes logicielles, fournissant des données en temps réel et permettant une surveillance et un contrôle à distance. Caractéristiques de sécurité : Les onduleurs solaires intègrent diverses fonctionnalités de sécurité pour protéger à la fois le système et les personnes qui travaillent avec lui. Ces fonctionnalités incluent une protection contre les surtensions, une protection contre les surintensités, une détection des défauts à la terre et une protection anti-îlotage, qui empêche l'onduleur d'alimenter le réseau en cas de panne de courant. Classification des onduleurs solaires par puissance nominale Les onduleurs photovoltaïques, également appelés onduleurs solaires, peuvent être classés en différents types en fonction de leur conception, de leurs fonctionnalités et de leur application. Comprendre ces classifications peut aider à sélectionner l'onduleur le plus approprié pour un système solaire photovoltaïque spécifique. Voici les principaux types d’onduleurs photovoltaïques classés par niveau de puissance : Onduleur selon le niveau de puissance : principalement divisé en onduleur distribué (onduleur string et micro-onduleur), onduleur centralisé Inversion de chaîneers : Les onduleurs à chaîne sont le type d'onduleur photovoltaïque le plus couramment utilisé dans les installations solaires résidentielles et commerciales. Ils sont conçus pour gérer plusieurs panneaux solaires connectés en série, formant une « chaîne ». La chaîne photovoltaïque (1-5 kW) est devenue aujourd'hui l'onduleur le plus populaire sur le marché international grâce à un onduleur avec un suivi des pics de puissance maximale du côté CC et une connexion au réseau parallèle du côté CA. L'électricité CC générée par les panneaux solaires est injectée dans l'onduleur string, qui la convertit en électricité CA pour une utilisation immédiate ou pour l'exportation vers le réseau. Les onduleurs string sont connus pour leur simplicité, leur rentabilité et leur facilité d’installation. Cependant, les performances de l’ensemble de la chaîne dépendent du panneau le moins performant, ce qui peut avoir un impact sur l’efficacité globale du système. Micro-onduleurs : Les micro-onduleurs sont de petits onduleurs installés sur chaque panneau solaire individuel d'un système photovoltaïque. Contrairement aux onduleurs string, les micro-onduleurs convertissent l’électricité CC en courant alternatif directement au niveau du panneau. Cette conception permet à chaque panneau de fonctionner indépendamment, optimisant ainsi la production d'énergie globale du système. Les micro-onduleurs offrent plusieurs avantages, notamment le suivi du point de puissance maximale (MPPT) au niveau du panneau, des performances système améliorées dans les panneaux ombragés ou dépareillés, une sécurité accrue grâce à des tensions CC plus faibles et une surveillance détaillée des performances de chaque panneau. Cependant, le coût initial plus élevé et la complexité potentielle de l’installation sont des facteurs à prendre en compte. Onduleurs centralisés : Les onduleurs centralisés, également appelés onduleurs à grande échelle ou à grande échelle (> 10 kW), sont couramment utilisés dans les installations solaires photovoltaïques à grande échelle, telles que les fermes solaires ou les projets solaires commerciaux. Ces onduleurs sont conçus pour gérer des entrées de puissance CC élevées provenant de plusieurs chaînes ou réseaux de panneaux solaires et les convertir en courant alternatif pour la connexion au réseau. La plus grande caractéristique est la puissance élevée et le faible coût du système, mais comme la tension et le courant de sortie des différentes chaînes photovoltaïques ne correspondent souvent pas exactement (en particulier lorsque les chaînes photovoltaïques sont partiellement ombragées en raison de la nébulosité, de l'ombre, des taches, etc.) , l'utilisation d'un onduleur centralisé entraînera une diminution de l'efficacité du processus d'inversion et une diminution de l'énergie électrique domestique. Les onduleurs centralisés ont généralement une capacité de puissance supérieure à celle des autres types, allant de plusieurs kilowatts à plusieurs mégawatts. Ils sont installés dans un emplacement central ou dans une station d'onduleur, et plusieurs chaînes ou réseaux de panneaux solaires y sont connectés en parallèle. À quoi sert un onduleur solaire ? Les onduleurs photovoltaïques remplissent plusieurs fonctions, notamment la conversion CA, l'optimisation des performances des cellules solaires et la protection du système. Ces fonctions comprennent le fonctionnement et l'arrêt automatiques, le contrôle de suivi de la puissance maximale, l'anti-îlotage (pour les systèmes connectés au réseau), l'ajustement automatique de la tension (pour les systèmes connectés au réseau), la détection CC (pour les systèmes connectés au réseau) et la détection de masse CC ( pour les systèmes connectés au réseau). Explorons brièvement la fonction de fonctionnement et d'arrêt automatique ainsi que la fonction de contrôle de suivi de puissance maximale. 1) Fonction de fonctionnement et d'arrêt automatique Après le lever du soleil, l'intensité du rayonnement solaire augmente progressivement et la puissance des cellules solaires augmente en conséquence. Lorsque la puissance de sortie requise par l'onduleur est atteinte, l'onduleur commence à fonctionner automatiquement. Après être entré en opération, l'onduleur surveillera en permanence la sortie des composants de la cellule solaire, tant que la puissance de sortie des composants de la cellule solaire est supérieure à la puissance de sortie requise par l'onduleur, l'onduleur continuera à fonctionner ; jusqu'à ce que le coucher du soleil s'arrête, même s'il pleut. L'onduleur fonctionne également. Lorsque la sortie du module de cellule solaire devient plus petite et que la sortie de l'onduleur est proche de 0, l'onduleur se met en état de veille. 2) Fonction de contrôle de suivi de puissance maximale La puissance du module de cellule solaire varie en fonction de l'intensité du rayonnement solaire et de la température du module de cellule solaire lui-même (température de la puce). De plus, comme le module de cellule solaire a la caractéristique que la tension diminue avec l'augmentation du courant, il existe donc un point de fonctionnement optimal permettant d'obtenir la puissance maximale. L'intensité du rayonnement solaire change, évidemment le meilleur point de fonctionnement change également. Par rapport à ces changements, le point de fonctionnement du module de cellule solaire est toujours au point de puissance maximale et le système obtient toujours la puissance de sortie maximale du module de cellule solaire. Ce type de contrôle est le contrôle de suivi de puissance maximale. La plus grande caractéristique de l'onduleur utilisé dans le système de production d'énergie solaire est la fonction de suivi du point de puissance maximale (MPPT). Les principaux indicateurs techniques de l'onduleur photovoltaïque 1. Stabilité de la tension de sortie Dans le système photovoltaïque, l'énergie électrique générée par la cellule solaire est d'abord stockée par la batterie, puis convertie en courant alternatif 220 V ou 380 V via l'onduleur. Cependant, la batterie est affectée par sa propre charge et décharge, et sa tension de sortie varie dans une large plage. Par exemple, la batterie nominale de 12 V a une valeur de tension qui peut varier entre 10,8 et 14,4 V (au-delà de cette plage, cela peut endommager la batterie). Pour un onduleur qualifié, lorsque la tension aux bornes d'entrée change dans cette plage, la variation de sa tension de sortie en régime permanent ne doit pas dépasser Plusmn ; 5% de la valeur nominale. Dans le même temps, lorsque la charge change soudainement, l'écart de tension de sortie ne doit pas dépasser ± 10 % par rapport à la valeur nominale. 2. Distorsion de la forme d'onde de la tension de sortie Pour les onduleurs à onde sinusoïdale, la distorsion maximale admissible de la forme d'onde (ou le contenu harmonique) doit être spécifiée. Elle est généralement exprimée par la distorsion totale de la forme d'onde de la tension de sortie et sa valeur ne doit pas dépasser 5 % (10 % sont autorisés pour une sortie monophasée). Étant donné que le courant harmonique d'ordre élevé produit par l'onduleur générera des pertes supplémentaires telles que des courants de Foucault sur la charge inductive, si la distorsion de la forme d'onde de l'onduleur est trop importante, cela provoquera un échauffement important des composants de la charge, ce qui n'est pas propice à la sécurité des équipements électriques et affecte gravement le système. efficacité opérationnelle. 3. Fréquence de sortie nominale Pour les charges comprenant des moteurs, tels que des machines à laver, des réfrigérateurs, etc., étant donné que le point de fonctionnement en fréquence optimal des moteurs est de 50 Hz, des fréquences trop élevées ou trop basses provoqueront un échauffement de l'équipement, réduisant ainsi l'efficacité de fonctionnement et la durée de vie du système. Ainsi, la fréquence de sortie de l'onduleur doit être une valeur relativement stable, généralement une fréquence d'alimentation de 50 Hz, et son écart doit être compris entre Plusmn;l % dans des conditions de travail normales. 4. Facteur de puissance de charge Caractériser la capacité de l'onduleur avec charge inductive ou charge capacitive. Le facteur de puissance de charge de l'onduleur sinusoïdal est de 0,7 à 0,9 et la valeur nominale est de 0,9. Dans le cas d'une certaine puissance de charge, si le facteur de puissance de l'onduleur est faible, la capacité de l'onduleur requis augmentera. D’une part, le coût augmentera, et en même temps, la puissance apparente du circuit AC de l’installation photovoltaïque augmentera. À mesure que le courant augmente, la perte augmentera inévitablement et l'efficacité du système diminuera également. 5. Efficacité de l'onduleur L'efficacité de l'onduleur fait référence au rapport entre sa puissance de sortie et sa puissance d'entrée dans des conditions de travail spécifiées, exprimé en pourcentage. En général, le rendement nominal d'un onduleur photovoltaïque se réfère à une charge de résistance pure. Dans des conditions d'efficacité de charge de 80%. Étant donné que le coût global du système photovoltaïque est élevé, l'efficacité de l'onduleur photovoltaïque doit être maximisée pour réduire le coût du système et améliorer le rapport coût-performance du système photovoltaïque. À l'heure actuelle, le rendement nominal des onduleurs grand public se situe entre 80 % et 95 %, et le rendement des onduleurs de faible puissance ne doit pas être inférieur à 85 %. Dans le processus de conception actuel d'un système photovoltaïque, non seulement un onduleur à haut rendement doit être sélectionné, mais une configuration raisonnable du système doit également être utilisée pour que la charge du système photovoltaïque fonctionne autant que possible près du meilleur point d'efficacité. . 6. Courant de sortie nominal (ou capacité de sortie nominale) Indique le courant de sortie nominal de l'onduleur dans la plage de facteur de puissance de charge spécifiée. Certains produits d'onduleurs donnent la capacité de sortie nominale et son unité est exprimée en VA ou en kVA. La capacité nominale de l'onduleur est le produit de la tension de sortie nominale et du courant de sortie nominal lorsque le facteur de puissance de sortie est de 1 (c'est-à-dire une charge purement résistive). 7. Mesures de protection Un onduleur offrant d'excellentes performances doit également disposer de fonctions ou de mesures de protection complètes pour faire face à diverses situations anormales qui se produisent lors de l'utilisation réelle, afin de protéger l'onduleur lui-même et les autres composants du système contre les dommages. 1) Saisissez le compte d'assurance sous-tension : Lorsque la tension aux bornes d'entrée est inférieure à 85 % de la tension nominale, l'onduleur doit être protégé et affiché. 2) Protecteur de surtension d’entrée : Lorsque la tension aux bornes d'entrée est supérieure à 130 % de la tension nominale, l'onduleur doit être protégé et affiché. 3) Protection contre les surintensités : La protection contre les surintensités de l'onduleur doit être capable de garantir une action rapide lorsque la charge est court-circuitée ou que le courant dépasse la valeur admissible, afin d'éviter qu'il ne soit endommagé par le courant de surtension. Lorsque le courant de fonctionnement dépasse 150 % de la valeur nominale, l'onduleur doit pouvoir se protéger automatiquement. 4) protection contre les courts-circuits de sortie Le temps d'action de protection contre les courts-circuits de l'onduleur ne doit pas dépasser 0,5 s. 5) Protection contre l'inversion de polarité d'entrée : Lorsque les pôles positifs et négatifs de la borne d'entrée sont inversés, l'onduleur doit avoir une fonction de protection et un affichage. 6) Protection contre la foudre : L'onduleur doit être protégé contre la foudre. 7) Protection contre la surchauffe, etc. De plus, pour les onduleurs sans mesures de stabilisation de tension, l'onduleur doit également disposer de mesures de protection contre les surtensions de sortie pour protéger la charge contre les dommages dus aux surtensions. 8. Caractéristiques de départ Caractériser la capacité de l'onduleur à démarrer avec la charge et les performances en fonctionnement dynamique. L'onduleur doit garantir un démarrage fiable sous charge nominale. 9. Bruit Les composants tels que les transformateurs, les inductances de filtre, les commutateurs électromagnétiques et les ventilateurs des équipements électroniques de puissance génèrent du bruit. Lorsque l'onduleur fonctionne normalement, son bruit ne doit pas dépasser 80 dB et le bruit d'un petit onduleur ne doit pas dépasser 65 dB. Compétences de sélection des onduleurs solaires
Heure de publication : 08 mai 2024