La structure de base du système de pompe à eau solaire photovoltaïque

Composition de base du système de pompe à eau photovoltaïque solaire

Le système de pompe à eau photovoltaïque est composé approximativement de quatre parties : le réseau photovoltaïque, le contrôleur, le

 moteur et la pompe à eau.

1.1 Réseau photovoltaïque

Le réseau photovoltaïque est composé d'un grand nombre de cellules solaires connectées en série et en parallèle, et sa fonction est de 

convertir directement l'énergie solaire en énergie électrique CC. À l'heure actuelle, la plupart des cellules solaires utilisées dans les systèmes 

de pompe à eau photovoltaïque sont des cellules solaires au silicium, notamment des cellules solaires au silicium monocristallin, au silicium

 polycristallin et au silicium amorphe. La courbe caractéristique volt-ampère de la cellule solaire est illustrée sur la figure : elle présente une

 forte non-linéarité.

La courbe caractéristique volt-ampère du réseau photovoltaïque a la même forme que celle d'une cellule solaire unique. Si l'on ignore les 

différences dans le processus de production de la cellule solaire unique et la résistance de connexion entre les composants, elle présente 

une cohérence idéale. La courbe caractéristique volt-ampère du réseau photovoltaïque peut être considérée comme l'échelle des 

coordonnées de la courbe caractéristique volt-ampère de la cellule solaire individuelle agrandie en série et en parallèle.

1.2 Contrôleur

La courbe caractéristique de sortie du réseau photovoltaïque a une forte relation linéaire et est étroitement liée à l'irradiance solaire, à la 

température ambiante, aux conditions météorologiques nuageuses, ensoleillées, pluvieuses, brumeuses et autres. Sa sortie change avec 

l'ensoleillement. L'alimentation CC et la pompe à eau photovoltaïque en tant que charge du réseau photovoltaïque, son moteur 

d'entraînement est parfois un moteur CC, parfois un moteur CA ou même d'autres nouveaux moteurs, qui ont également des propriétés 

non linéaires. Dans ce cas, pour que le système de pompe photovoltaïque fonctionne dans des conditions de travail relativement idéales 

et pour maximiser le potentiel de puissance de sortie du réseau photovoltaïque sous n'importe quel ensoleillement, un adaptateur est

 nécessaire pour obtenir un état de travail harmonieux, efficace et stable entre la charge et le réseau photovoltaïque. Le contenu de

 l'adaptateur est principalement le tracker de point de puissance maximale, l'onduleur et certaines installations de protection.

1.2.1 Suivi du point de puissance maximale (MPPT)

La courbe caractéristique volt-ampère du réseau photovoltaïque montre que la position du point de puissance maximale du réseau

 photovoltaïque sous différentes irradiations solaires n'est pas fixe et que lorsque la température ambiante change, la position du point de 

puissance maximale correspondant à la même irradiation change également. Afin d'obtenir un suivi du point de puissance maximale pour 

obtenir le plus d'énergie sous l'ensoleillement actuel, le MPPT est généralement présenté sous deux formes, qui sont présentées ci-dessous.

 • Suivi du point de puissance maximale à tension constante (MPPT de type CVT).

Regardez attentivement les points noirs sur la figure qui représentent la puissance de sortie maximale, la position du point de puissance

 maximale. Ils sont tous situés près de la ligne droite Umax=const, en particulier lorsque l'ensoleillement est fort, ils sont plus proches de 

Umax=const. Dans le même temps, étant donné que la température du réseau photovoltaïque est excellente, sa tension en circuit ouvert 

UOC diminuera dans les mêmes conditions d'ensoleillement et le courant de court-circuit Isc augmentera légèrement. Compte tenu des 

caractéristiques selon lesquelles la température ambiante est généralement plus élevée lorsque l'ensoleillement est élevé et la température

ambiante est généralement plus basse lorsque l'ensoleillement est faible, combinées aux caractéristiques de température de la cellule solaire, elles sont tout simplement propices à rapprocher la trajectoire du point de puissance maximale d'une ligne verticale Umax=const. Autrement dit, en ingénierie, les gens sont autorisés à approcher la trajectoire du point de puissance maximale comme une ligne verticale Umax=const, ce qui constitue la base théorique du MPPT TcvT.

• MPPT réel

Le MPPT de type T présente des défauts, principalement parce que la tension en circuit ouvert Uoc et la tension du point de puissance 

maximale U du réseau photovoltaïque sont fortement affectées par la température. Une fois Um définie, il y aura un écart important en 

hiver et en été, ce qui entraînera une perte d'énergie considérable par inadvertance. Par conséquent, avec l'amélioration continue des 

performances/prix des puces de micro-ordinateur et de leurs performances en temps réel, de nombreux systèmes ont commencé à adopter 

la technologie « MPPT réel ».

Dans la technologie « MPPT réel », les gens adoptent le concept d'auto-optimisation, mesurent la puissance de sortie du réseau

 photovoltaïque en temps réel et trouvent automatiquement le point de puissance maximale après comparaison. En recherchant 

constamment, en ajustant constamment, et en recherchant constamment..., et ainsi de suite, le système est toujours en micro-ajustement.

 Ce « MPPT réel » peut s'adapter automatiquement à la grande différence de température entre l'hiver et l'été sans intervention manuelle,

 ce qui est très utile pour améliorer l'efficacité du système tout au long de l'année.

1.2.2 Onduleur à fréquence variable

La sortie du réseau photovoltaïque après avoir traversé le point de suivi de puissance maximale est une tension continue. Si le moteur 

d'entraînement utilisé par la pompe à eau est un moteur à courant continu, bien sûr, il peut être directement connecté lorsque les valeurs 

de tension des deux sont adaptées. Le moteur entraînera la pompe à eau pour faire tourner et pomper l'eau, comme les produits silencieux 

de la société Solarjack aux États-Unis au cours des premières années. Le coût des moteurs à courant continu étant généralement élevé,

 il est également nécessaire d'entretenir ou de remplacer régulièrement ses balais. Ces dernières années, en raison des progrès de la 

nouvelle théorie du contrôle de vitesse et des dispositifs et technologies électroniques de puissance, la technologie du contrôle de vitesse 

à courant alternatif a fait de grands progrès. Son efficacité a progressivement rattrapé celle des moteurs à courant continu, tandis que sa 

commodité et sa fermeté dépassent de loin celles des moteurs à courant continu. Par conséquent, le mode d'entraînement des moteurs

 à courant continu à balais est progressivement éliminé et il est principalement remplacé par des moteurs asynchrones triphasés à haut 

rendement et des moteurs à courant continu sans balais, et occasionnellement des moteurs synchrones à aimant permanent ou des moteurs

 à réluctance sont utilisés. Ces derniers types de moteurs doivent être entraînés par des dispositifs de conversion de fréquence dédiés ou

 des circuits d'entraînement électroniques de puissance correspondants. ：Ici, le principe de base de l'entraînement de moteur asynchrone 

triphasé est expliqué à titre d'exemple.

L'entraînement CA est généralement divisé en deux catégories : l'entraînement à onde carrée (y compris l'entraînement à onde étagée)

 et l'entraînement à onde sinusoïdale. D'une manière générale, les systèmes de pompes à eau photovoltaïques de faible puissance (moins 

de 300 W) utilisent principalement un entraînement à onde carrée, tandis que l'entraînement à onde sinusoïdale est souvent utilisé pour

 limiter la perte harmonique lorsque la puissance est plus élevée. Quel que soit le type d'entraînement utilisé, sa structure de circuit de base

 peut être divisée en quatre parties suivantes, à savoir :

(1) Partie alimentation à découpage : sa fonction est de fournir de l'énergie au contrôleur. Le contrôleur nécessite souvent une alimentation 

de contrôle telle que ±5 V ou +12 V, et la tension de sortie du réseau de cellules solaires ne peut pas être utilisée directement à cette fin 

dans la plupart des cas. Par conséquent, un dispositif de conversion CC/CC est nécessaire pour convertir la tension CC du réseau en tension 

CC requise, qui est l'alimentation à découpage.

(2) Circuit principal et son circuit de commande

Les principaux composants du circuit onduleur triphasé en tant que circuit principal sont des dispositifs électroniques de puissance, qui 

constituent un circuit onduleur à pont complet. Le condensateur électrolytique de grande capacité est directement connecté du côté CC 

en tant qu'élément de stockage d'énergie. Lorsque le circuit onduleur est éteint, le réseau de cellules solaires charge le condensateur. 

Lorsque le circuit onduleur est allumé, le condensateur et le réseau de cellules solaires alimentent ensemble la charge.

La conception et la production du circuit de commande doivent être soigneusement réalisées. Lors de l'utilisation de MOSFET de puissance,

 le circuit de commande de grille doit avoir de bonnes performances.