iut de perpignan, département g.i.m. ch. de la passiovella, bp...
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IUT de Perpignan, département G.I.M.Ch. de la Passio Vella, BP 79905 - 66962 PERPIGNAN Cédex 9
E.mail : [email protected] internet : http://gim.iut.univ-perp.fr
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� La mesure de puissance DC nécessite une charge résistive.
� Banc de charge passif
• Résistances série/parallèle � nb. limité de possibilités
• Encombrement important
� Charge électronique active
• Résistance virtuelle � de zéro à l’infini
• Avec une loi de variation linéaire ou non-linéaire
• Encombrement réduit
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� La résistance d’entrée Re du convertisseur DC/DC de type Buck-Boost � simule une charge ohmique continûment variable depuis 0 �∞ par action sur le rapport cyclique k.
� Loi Ve=f(Ie) peut être linéaire ou non linéaire
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Convertisseur inductif, abaisseur-élévateur-inverseur de tension
En conduction continue, le complément d’énergie pris sur l’intervalle 0�kT est le même que celui perdu de kT �T
TkL
VskTI L )1(L
Ve −==∆
k
k
Ve
Vs
−=
1D’où :
Ainsi :
Où : 0
-
Isk
kIe
−=
1
En supposant un rendement de 1, alors Vs.Is=Ve.Ie
Donc :
� k=0 � Re =∞
� k=1 � Re=0
Le convertisseur Le convertisseur buckbuck--boostboostfonctionne comme une fonctionne comme une
charge active.charge active.0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0
0,1
1
10
100
1000
Re
(Ω)
k (rapport cyclique)
Re théorique
Rs=4,7Ω
ReReReRe est fonction de est fonction de est fonction de est fonction de RsRsRsRs et de ket de ket de ket de k
Rsk
k
Ie
VeRe
2
1
−==
Vsk
kVe
−= 1et alors
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� Les diverses mesures réalisées ont permis de comparercomparercomparercomparer la variation de la rrrréééésistance dsistance dsistance dsistance d’’’’entrentrentrentréééée e e e ReReReRe de la charge électronique en fonction du rapport cyclique k avec la courbe thcourbe thcourbe thcourbe thééééoriqueoriqueoriqueorique.
� L’écart minime entre les points et la courbe théorique correspond au rendement rendement rendement rendement ηηηηbbbbbbbb=0,89=0,89=0,89=0,89 du convertisseur DC/DC.
Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active Validation de la charge active ReReReReReReReRe
0 ,0 0 ,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1 ,00 ,1
1
1 0
1 0 0
1 0 0 0
Re
(Ω)
k ( r a p p o r t c y c l iq u e )
R e th é o r iq u e Rs=4,7Ω
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IeKVe=
� Pour les applications les plus courantes :
Re, Ue, Ie ou Pe constantconstantconstantconstant,
Possibilité de faire un scanscanscanscan (Re de 0 �∞).
� Pour des applications spécifiques :
Possibilité d’obtenir une loi Ve=f(loi Ve=f(loi Ve=f(loi Ve=f(IeIeIeIe) quelconque) quelconque) quelconque) quelconque,
Par exemple dans l’éolien, pour optimiser l’énergie récupérée par une éolienne, on démontre que le courant dans la charge doit suivre la loi :
où K dépend du couple rotor-génératrice.
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� Pour plusieurs vitesses de vent, la puissance de l’éolienne DARRIEUS à axe vertical (D=80cm, H=80cm) est relevée par balayage de la résistance virtuelle d’entrée de la charge active depuis 0,1Ω à1000Ω
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0 20 40 600
20
40
60
80
100
120
140
160
0,1
1
10
100
1000
P
uiss
ance
(W
)
Ve (V) prop. à N (tr/s)
Re
(Ω)
Popt
=0,002.Ve3
Vent=14,8m/s13,7m/s12,8m/s11,8m/s
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� Scan de 2 panneaux photovoltaïques (100Wp de 12V chacun) monocristallins souples connectés en parallèle
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� La puissance optimale obtenue � Re=1,5Ω
0 5 10 15 200
5
10
15
0,1
1
10
100
PeRe_opt=1,5Ω
Pui
ssan
ce/2
0 (W
) et
Ie (
A)
Ve (V)
Ie
Pe_opt=150W
Re
Re
(Ω)
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� Simulation d’une charge de batterie virtuelle
Pour un vent évoluant depuis zéro jusqu’à 15m/s en 5 paliers �éolienne DARRIEUS débite sur une batterie virtuelle de 12V.
0 100 200 300 400 500 600 7000
10
20
30
40
0,1
1
10
100
1000
Pui
ssan
ce (
W)
et V
e (V
)
Temps (s)
Re
(Ω)
PeRe
Ve
Ve r
ef=
12V
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� Simulation d’une charge optimale pour éolienne
IeKVe=
422
0020
2
3
.K
1K :Avec
IeKK
IeVe
bienou Ve KIe:Soit
VeIeVeKP
éoliennel' de tiquecaractéris la surrelevé ,K
Veopt
Veopt
Veopt
Veoptoptéolienne
Veopt
==
==
=
==
=
−
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� Sur la base d’un convertisseur DCconvertisseur DCconvertisseur DCconvertisseur DC----DC de type DC de type DC de type DC de type buckbuckbuckbuck----boostboostboostboost � réalisation d’une charge charge charge charge éééélectronique DC lectronique DC lectronique DC lectronique DC programmableprogrammableprogrammableprogrammable,
� La rrrréééésistance dsistance dsistance dsistance d’’’’entrentrentrentréééée e e e ReReReRe ne dépend plus que du rapport cyclique krapport cyclique krapport cyclique krapport cyclique k du signal MLI issu du microcontrôleur qui pilote le convertisseur,
� Cette charge électronique présente une grande grande grande grande dynamique continuedynamique continuedynamique continuedynamique continue de quelques mmmmΩΩΩΩ à plusieurs kkkkΩΩΩΩ,
� Possibilité de fonctionnement linlinlinlinééééaireaireaireaire à Re, U, I ou P constant ou nonnonnonnon----linlinlinlinééééaire aire aire aire ((((Possibilité MPPT),
� Charge active openCharge active openCharge active openCharge active open----sourcesourcesourcesource.