Principe de fonctionnement des onduleurs photovoltaïques
Les onduleurs photovoltaïques sont le cœur des systèmes d'énergie solaire, servant de pont essentiel entre les panneaux solaires et les appareils électriques finaux ou le réseau électrique. Contrairement aux équipements de conversion d'énergie traditionnels, leur mission principale est de transformer le courant continu (CC) basse tension non régulé produit par les modules solaires photovoltaïques en courant alternatif (CA) stable et compatible avec le réseau. Cette conversion est incontournable, car la quasi-totalité des appareils électroménagers, des machines industrielles et des réseaux électriques publics dépendent du courant alternatif pour fonctionner efficacement.
La structure interne d'un onduleur photovoltaïque repose sur une intégration sophistiquée de matériel et de logiciel. Au niveau matériel, il se compose de circuits d'entrée CC, de modules de conversion CC-CA, de circuits de filtrage et d'unités de contrôle de connexion au réseau. Le circuit d'entrée CC stabilise d'abord les fluctuations du courant continu provenant des panneaux solaires, empêchant ainsi les pics de tension d'endommager les composants suivants. Le module de conversion CC-CA, composé de commutateurs électroniques de puissance tels que des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT), commute rapidement le courant continu pour générer une onde CA approximative. Cette onde est ensuite lissée en une onde sinusoïdale pure par le circuit de filtrage, répondant ainsi aux exigences strictes du réseau électrique et des équipements électriques.
Côté logiciel, la technologie MPPT (Maximum Power Point Tracking) est essentielle pour optimiser l'efficacité énergétique. Les algorithmes MPPT analysent en continu la tension et le courant de sortie des panneaux solaires, calculant la combinaison la plus performante. La puissance des panneaux solaires étant très sensible à l'intensité du soleil, à la température et à l'ombrage (par exemple, une augmentation de 10 °C de la température des panneaux peut réduire leur efficacité de 5 %), le système MPPT ajuste le point de fonctionnement toutes les quelques millisecondes. En pratique, un onduleur MPPT de haute qualité peut augmenter la production annuelle d'énergie d'un système solaire résidentiel de 15 à 25 % par rapport aux onduleurs dotés de fonctions de suivi de base. Pour les systèmes connectés au réseau, un module PLL (phase-locked loop) supplémentaire garantit que le courant alternatif généré est parfaitement synchronisé avec la tension (généralement 220 V ou 380 V), la fréquence (50 Hz ou 60 Hz) et la phase du réseau, évitant ainsi les fluctuations de puissance susceptibles de perturber la stabilité du réseau.
[Insérez ici une image montrant le circuit interne d'un onduleur photovoltaïque, avec des étiquettes indiquant les principaux composants tels que le circuit d'entrée CC, le module de conversion IGBT, le circuit de filtrage, le contrôleur MPPT et l'unité PLL. L'image doit être claire et haute résolution, avec un fond blanc pour une meilleure visibilité.]
