Les onduleurs 4 Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique) Version de janvier 2011

L’onduleur pour le raccordé réseau Fonctions : Convertit le courant continu en courant alternatif usuel en phase avec le réseau Fait fonctionner les capteurs PV au maximum de leur puissance (MPPT) quelque soient l’ensoleillement et la température Se déconnecte en cas d’absence de tension du réseau Protection des personnes par contrôle d’isolement du circuit continu PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Les onduleurs pour le raccordé réseau Conformité aux normes : Protection de découplage : VDE126-1-1 ou VDE 0126 Interface réseau : CEI 61727 Compatibilité électromagnétique : EN55014 Harmoniques : CEI 61000-3-2 Sécurité : EN 60950 CEI 62109 Certificats de tests délivrés par laboratoire agréé PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 3

Critères pour le choix de l’onduleur Caractéristiques en entrée (DC) : Enclenchement et déclenchement automatiques avec un seuil d’irradiance faible Qualité et précision de la recherche du point de puissance maximale du champ PV (MPPT) Large plage de tension d’entrée (ex : 120 à 500 V) Limitation de puissance max par désadaptation de Pmax Protection en surtensions (varistances) Protection des personnes (ex : contrôle d’isolement DC) Caractéristiques en sortie (AC) : Parfaite synchronisation avec le réseau Déphasage nul ou faible (facteur de puissance = 1) Découplage automatique du réseau si hors tolérance en tension et fréquence Insensibilité aux signaux de commande du réseau (175Hz) Protection des personnes (ex : contrôle d’isolement AC) Caractéristiques Standard d'un onduleur pour RR Expliquer MPP Tracker / recherche Pmax PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Critères pour le choix de l’onduleur (suite) Caractéristiques en général : Rendement élevé au niveau de puissance usuelle de l’installation (ex: 92% à 98%) Protection en température Faible consommation & niveau sonore Faibles perturbations électromagnétiques & taux d’harmoniques Affichage des paramètres de fonctionnement (voyants, affichages, etc...) Enregistrement des données (accessibles par liaison informatique) Bonne fiabilité Durée de garantie étendue et extensible PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Rendement des onduleurs Paramètre crucial de l’onduleur, le rendement dépend : du niveau de la tension d’entrée DC des performances de recherche de Pmax (MPPT) de la technologie utilisée DC/AC (BF, HF, composants,.. ) du transformateur (si existant) Rendement max 96% P.Continu (W) P.Alternatif (W) Rendement = % de la Puissance nominale Rendement Courbes de rendement de 6 onduleurs différents Ex : le rendement maxi de l’onduleur A est atteint à 55% de sa puissance nominale A PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Énergie produite selon l’irradiation Le rendement moyen d’un onduleur est fonction des niveaux d’irradiation et de leur fréquence pour un lieu donné, ci-dessous la distribution moyenne annuelle pour une inclinaison de 40° à Madrid PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Rendement européen des onduleurs Evoquer le rapport Puissance onduleur / Puissance crête du champ PV Rendement européen normalisé : Pn 50%Pn 30%Pn 20%Pn 10%Pn 5%Pn euro η 0,20 0,48 0,10 0,13 0,06 0,03 ´ + = PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs Onduleurs modulaires Puissance de quelques kWc Mise en parallèle côté AC Certaines centrales de puissance (ex: 1MWc) réalisées Nécessité du contrôle de bon fonctionnement de chaque onduleur PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Onduleurs multi-branches Puissance de quelques kWc Un convertisseur DC/DC par sous-champ avec suivi de Pmax Un convertisseur DC/AC unique Possibilités de sous-champs différents (technologie, taille, orientation, inclinaison, ombrage) Optimisation par suivi de Pmax pour chacun PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Onduleurs centralisés Plutôt utilisés dans les centrales PV (> 20kWc) Souvent plusieurs onduleurs fonctionnant en maître-esclave (quand le premier onduleur atteint sa puissance max, il enclenche la mise en parallèle du second) Mise en parallèle, des sous-champs PV en DC Protection et câblage spécifiés en DC PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Onduleurs avec fonction de sécurisation Système avec deux onduleurs Avantage Peut être rajouté sur une injection pure existante Inconvénient Surcoût : Parc de batteries et ajout d’un onduleur/chargeur + relayage complexe PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs Quelques onduleurs Sunmaster QS 2000 Puissance de raccordement : 1200 à 2100 Wc Plage de tension : 100 – 380 V Tension d’entrée max : 450 V Courant d’entrée max : 7,5 A Puissance de sortie nominale : 1,6 kVA Rendement européen : 94% Poids : 6kg Gamme de 0,9 à 5,2 kVA PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 13

PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs Quelques onduleurs Onduleurs PWI Maîtres/esclaves ou multi-chaînes Version intérieure ou extérieure 3 niveaux de puissance Double plage de tension d’entrée Puissance : de 1 650 à 4 600 W Plage de tension : 100 – 350 V ou 200 – 500 V Tension d’entrée max : 395 à 600 V Courant d’entrée max : 7 à 30 A Rendement européen : 91,6 à 93,4% Poids : 14 à 23 kg PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 14

Quelques onduleurs Gamme de 1,3 à 4,6 kVA IG 60 IG 60 boîtier transparent IG 60 IG 60 boîtier extérieur Puissance de raccordement : 4 600 à 6 700 Wc Plage de tension : 150 – 400 V Tension d’entrée max : 500 V Courant d’entrée max : 35,84 A Puissance de sortie nominale : 4,6 kVA Rendement européen : 93,5% Poids : 16/20 kg Gamme de 1,3 à 4,6 kVA PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 15

PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs Quelques onduleurs Sunnyboy 6800 U Puissance de raccordement : jusqu’à 7 200 Wc Plage de tension : 250 – 600 V Tension d’entrée max : 600 V Courant d’entrée max : 25 A Puissance de sortie nominale : 6 kVA Rendement européen : 95% Poids : 63kg Gamme de 0,6 à 6 kVA PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 16

PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs Quelques onduleurs Puissance de raccordement : jusqu’à 5kW Plage de tension : 125 – 450 V Tension d’entrée max : 500 V Courant d’entrée max : 20 A Rendement européen : >92% Gamme de 1,9 à 5,0 kW PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 17

Quelques onduleurs centralisés Principaux fabricants : SIEMENS (20 à 400kVA – maître-esclaves) SMA (100 kVA à 1MVA) XANTREX (100 à 500 kVA) SPUTNIK PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs 18

Calcul de l’onduleur adapté Exemple de dimensionnement onduleur et câblage par calculateur adapté PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs

Liaison onduleur-réseau Exemple de calcul de câblage par configurateur PV (compétence électrique) – Chap. 4 : Les onduleurs