Analyse des paramètres de performance de base des onduleurs solaires photovoltaïques

Un onduleur solaire photovoltaïque est un dispositif de régulation de puissance basé sur des semi-conducteurs. Sa fonction principale est de convertir le courant continu en courant alternatif. Sa structure typique se compose de deux parties : le circuit élévateur et le pont onduleur. Le circuit élévateur élève la tension continue générée par la cellule solaire au niveau requis pour le contrôle de la sortie de l'onduleur. Le pont onduleur convertit de manière équivalente la tension continue amplifiée en une tension alternative conforme à la fréquence du réseau électrique.

Ce dispositif est également appelé régulateur de puissance. Dans les systèmes de production d'énergie photovoltaïque, on distingue deux types d'onduleurs selon leur application : hors réseau et connectés au réseau. Selon la méthode de modulation de la forme d'onde, on distingue les onduleurs carrés, les onduleurs à échelons, les onduleurs sinusoïdaux et les onduleurs triphasés combinés. Les onduleurs dédiés aux systèmes connectés au réseau sont classés en onduleurs avec transformateur et sans transformateur, selon qu'ils sont équipés ou non de transformateurs.

Les principaux paramètres de performance des onduleurs solaires photovoltaïques sont les suivants :

1. Tension de sortie nominale

Dans la plage de fluctuation admissible de la tension continue d'entrée spécifiée, l'onduleur photovoltaïque doit pouvoir fournir la tension nominale. Généralement, la tension nominale est de 220 V en monophasé et de 380 V en triphasé. L'écart de fluctuation de tension est spécifié comme suit :

• En fonctionnement en régime permanent, l'écart de fluctuation de tension ne dépasse généralement pas ± 5 % de la valeur nominale.
• Lorsque la charge change soudainement, l’écart de tension ne doit pas dépasser ±10 % de la valeur nominale.

• Dans des conditions de fonctionnement normales, le degré de déséquilibre de la tension triphasée délivrée par l'onduleur doit être ≤ 8 %.

• Les exigences de distorsion pour la forme d'onde de tension alternative de sortie (onde sinusoïdale) sont les suivantes : sortie triphasée ≤ 5 %, sortie monophasée ≤ 10 %.

En conditions normales de fonctionnement, l'écart de fréquence de la tension alternative de sortie de l'onduleur doit être ≤ 1 %. Conformément à la norme nationale GB/T 19064-2003, la plage de fréquence de la tension de sortie est comprise entre 49 Hz et 51 Hz.

2. Facteur de puissance de charge

Ce paramètre caractérise la capacité de l'onduleur à piloter des charges inductives ou capacitives. En condition de sortie d'une onde sinusoïdale, le facteur de puissance de charge est généralement compris entre 0,7 et 0,9, la valeur nominale étant généralement de 0,9. Si la puissance de charge est déterminée, un faible facteur de puissance de l'onduleur nécessite une augmentation de sa capacité, ce qui entraîne une augmentation des coûts. Parallèlement, l'augmentation de la puissance apparente et du courant de boucle du système entraîne inévitablement une augmentation des pertes et une baisse du rendement global du système.

3. Courant de sortie nominal et capacité de sortie nominale

• Le courant de sortie nominal fait référence à la valeur de courant nominal que l'onduleur peut produire dans la plage de facteur de puissance de charge spécifiée, l'unité étant l'ampère (A).

• La capacité de sortie nominale fait référence au produit de la tension de sortie nominale et du courant de sortie nominal de l'onduleur lorsque le facteur de puissance de sortie est de 1 (c'est-à-dire pour les charges résistives pures), avec des unités de kilovoltampères (kVA) ou de kilowatts (kW).