Onduleur Power-One Aurora Série PLUS et PLUS-HV : guide de ...

Inv_PLUS(-HV)_PV Sizing_rev.2012-05-03
Onduleur Power-One Aurora Série PLUS et PLUS-HV :
guide de dimensionnement du générateur photovoltaïque avec Aurora Designer
et Power One String Tool
Objectif
Auteur : Gianluca Marri Approbateur : Antonio
Rossi
Date : 03/05/2012
Guide de dimensionnement du générateur photovoltaïque avec l'onduleur Aurora Power-One PVI-XXX.0
au moyen du configurateur hors ligne « Aurora Designer » et du configurateur en ligne « Power-One
String Tool ». Ces deux instruments de dimensionnement sont disponibles sur le site : www.powerone.com.
Champ d'application
Les modèles auxquels le document fait référence sont les onduleurs Aurora Power-One PVI-XXX.0 Série
PLUS et PLUS-HV figurant au tableau 1.
Série PLUS
(Onduleur avec des modules de
55 kW)
Série PLUS
avec transformateur d'isolation
(Onduleur avec des modules de
55 kW)
Power-One Italy S.p.a.
Via San Giorgio, 642 – 52028 Terranuova Bracciolini – Arezzo – Italy
Web Site: www.power-one.com
Série PLUS-HV
(Onduleur avec des modules de
67kW)
PVI-55.0-TL PVI-55.0 PVI-134.0-TL
PVI-110.0-TL PVI-110.0 PVI-200.0-TL
PVI-165.0-TL PVI-165.0 PVI-267.0-TL
PVI-220.0-TL PVI-220.0 PVI-334.0-TL
PVI-275.0-TL PVI-275.0 PVI-400.0-TL
PVI-330.0-TL PVI-330.0
Tab. 1 : Onduleur PVI-XXX.0 Série PLUS et PLUS-HV: typologie
1

PVI-XXX.0 - PLUS, PLUS-HV: Plage de fonctionnement et tension de sortie
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Les onduleurs centralisés Power-One de la série PLUS et PLUS-HV présentent une structure modulaire
dont les modules de conversion sont de type monophasé. En d'autres termes, le même convertisseur de
puissance gère toutes les fonctions de conversion de puissance, de recherche du point de puissance
maximale du générateur photovoltaïque (algorithme MPPT) et de contrôle du courant émis sur le réseau.
Cette topologie « single-stage transformerless » (un seul stade de conversion, sans transformateur
d'isolation) permet d'atteindre des niveaux élevés d'efficacité de conversion et se caractérise par une
proportionnalité directe entre la tension de réseau de fonctionnement de l'onduleur (côté AC) et la
valeur minimale de la tension d'entrée à laquelle l'onduleur est en mesure de convertir et d'émettre de
la puissance sur le réseau. Voici le rapport qui lie la tension d'entrée minimale pour le fonctionnement
MPPT et la tension de réseau permettant le transfert d'énergie depuis le champ photovoltaïque :
Vin, mpp(min)
Vgrid
2 1,03
20
Fig.1 : Onduleur PVI-XXX.0 Série PLUS et PLUS-HV : Liaison entre Vgrid et Vin
On en déduit que la valeur de tension minimale de fonctionnement MPPT et donc d'alimentation du
réseau dépend de la tension de fonctionnement CA du module de conversion et qu'une éventuelle
divergence (en augmentation) de la valeur de la tension du réseau par rapport à la valeur nominale
(320 Vca pour les modules de 55 kW qui figurent parmi les modèles de la série PLUS, 380 Vca pour les
modules de 67 kW qui figurent parmi les modèles de la série PLUS-HV) entraîne une réduction de
l'intervalle de fonctionnement MPPT à plein régime du module.
La figure suivante reprend le comportement du module de conversion lorsque la tension de réseau varie.
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Fig.2 : Plage de tension pour les opérations MPPT lorsque la tension du réseau varie
Une fois le dimensionnement du générateur photovoltaïque effectué et donc la courbe caractéristique
du générateur photovoltaïque établie, le point de fonctionnement du module peut être fonction de la
tension du réseau à laquelle le module fonctionne.
Si la tension du réseau à laquelle fonctionne le module de conversion correspond à la tension nominale
(320 Vca), la plage de tension par opération MPPT s'étend jusqu'à 485 Vdc. Dans ces conditions, le
module est en mesure d'intercepter le point de puissance maximale et donc de puiser et convertir la
puissance maximale que le générateur photovoltaïque met à disposition.
Si la tension du réseau à laquelle fonctionne le module de conversion est supérieure à la tension
nominale (par ex. 330 Vca), la plage de tension par opération MPPT se réduit et ne descend pas en
dessous de 500 Vdc. Dans ces conditions, le module n'est pas en mesure d'intercepter le point de
puissance maximale et se remet à fonctionner au point (B), c'est-à-dire la tension minimale qui permet le
transfert de puissance sur le réseau. Dans ces conditions, la puissance maximale mise à disposition par le
générateur n'est pas puisée : la puissance non puisée correspond au P représenté sur la figure.
La tension de connexion au réseau joue donc un rôle prépondérant car elle détermine la tension
minimale de fonctionnement MPPT du module de conversion. Il faut bien garder à l'esprit ce
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comportement du module en phase de configuration du générateur photovoltaïque : une configuration
proche de la valeur minimale de fonctionnement MPPT dans des conditions normales pourrait entraîner
une réduction de production pour le mécanisme décrit en raison de l'augmentation de la tension du
réseau aux bornes de sortie du module de conversion.
Remarque : concernant la série PLUS en cours de commande, on peut choisir dans le module de
caractérisation une tension de sortie des modules de conversion à 300 ou 320 Vac : cela permet d'élargir
la plage de tension de fonctionnement MPPT jusqu'à 455 Vdc et d'obtenir ainsi une plus grande marge
de configuration.
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Série PLUS Série PLUS-HV
Puissance du module 55 kW 55 kW 67 kW
Tension d'entrée maximale 1000 Vdc 1000 Vdc 1000 Vdc
Tension d'entrée minimale
pour le fonctionnement MPPT
465Vdc 485 Vdc 570 Vdc
Tension de sortie des modules de conversion 3F / / 300 Vca 3F / / 320 Vca 3F / / 380 Vca
Efficacité maximale du module de conversion 97,5 % 98 % 97,7 %
Accessibilité Frontale totale Frontale totale Frontale totale
Tab. 2 : Onduleur PVI-XXX.0, caractéristiques générales de PLUS et PLUS-HV
PVI-XXX.0: Configurations possibles
Les onduleurs centralisés Aurora PVI-XXX.0 offrent trois possibilités de configuration d'entrée pour
répondre aux exigences de construction du champ photovoltaïque.
Série PLUS
A) MULTI-MASTER: les modules de 55 kW qui entrent dans la composition de l'onduleur font office
d'onduleurs séparés et gèrent les générateurs photovoltaïques indépendants les uns des autres.
Le principal point fort de la configuration Multi-Master repose sur la flexibilité de celle-ci (chaque
module peut être configuré différemment par rapport aux autres) et sur les nombreux MPPT
indépendants que l'onduleur met à disposition.
L'inconvénient, c'est qu'en cas de panne de l'un des modules, toute la production associée au
module est perdue justement du fait de l'indépendance totale des modules de conversion.
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Version avec
transformateur
Version sans
transformateur
Nombre de MPPT
indépendants en
configuration M-M
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Puissance nominale
CA de chacun des
MPPT disponibles
PVI-55.0 PVI-55.0-TL 1 55 kW
PVI-110.0 PVI-110.0-TL 2 55 kW
PVI-165.0 PVI-165.0-TL 3 55 kW
PVI-220.0 PVI-220.0-TL 4 55 kW
PVI-275.0 PVI-275.0-TL 5 55 kW
PVI-330.0 PVI-330.0-TL 6 55 kW
B) MULTI-MASTER/SLAVE: les modules de conversion de 55 kW sont reliés entre eux en parallèle
par couplage, faisant ainsi office d'onduleurs séparés d'une puissance de 110 kW ; la
configuration est prévue pour les machines d'une puissance supérieure à 110 kW.
Version avec
transformateur
Version sans
transformateur
Nombre de MPPT
indépendants en
configuration
M-M/S
Puissance nominale
CA de chacun des
MPPT disponibles
PVI-165.0 PVI-165.0-TL 2 1 x 55 kW +
1 x 110 kW
PVI-220.0 PVI-220.0-TL 2 2 x 110 kW
PVI-275.0 PVI-275.0-TL 3 1 x 55 kW +
2 x 110 kW
PVI-330.0 PVI-330.0-TL 3 3 x 110 kW
C) MASTER/SLAVE: les modules de conversion de 55 kW sont reliés entre eux en parallèle par
couplage faisant ainsi office d'onduleur unique d'une puissance globale égale à la somme des
puissances des modules qui entrent dans la composition de l'onduleur.
La configuration Master/Slave présente comme principal avantage la mise en parallèle entre les
modules de conversion : cette connexion en parallèle permet en effet un fonctionnement en
redondance, si bien qu'en cas de panne de l'un des modules de conversion, la production ne se
verra réduite que si la puissance disponible provenant du générateur photovoltaïque dépasse la
capacité de conversion des modules qui sont restés opérationnels.
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Série PLUS-HV
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L'inconvénient de ce système réside dans la flexibilité de configuration réduite du générateur
photovoltaïque et le besoin de dispositifs extérieurs de protection de l'onduleur (réf. manuel
d'installation des onduleurs).
Version avec
transformateur
Version sans
transformateur
Nombre de MPPT
indépendants en
configuration M/S
Puissance nominale
CA de chacun des
MPPT disponibles
PVI-110.0 PVI-110.0-TL 1 110 kW
PVI-165.0 PVI-165.0-TL 1 165 kW
PVI-220.0 PVI-220.0-TL 1 220 kW
PVI-275.0 PVI-275.0-TL 1 275 kW
PVI-330.0 PVI-330.0-TL 1 330kW
A) MULTI-MASTER: les modules de 67kW qui composent l'onduleur font office d'onduleurs séparés
et gèrent des générateurs photovoltaïques indépendants les uns des autres.
Le principal avantage de la configuration Multi-Master repose sur sa flexibilité (chaque module
peut être configuré différemment par rapport aux autres) et sur le nombre élevé de MPPT
indépendants que l'onduleur permet d’utiliser.
L'inconvénient, c'est qu'en cas de panne de l'un des modules, toute la production associée au
module est perdue justement du fait de l'indépendance totale des modules de conversion.
Version sans
transformateur
Nombre de MPPT
indépendants en
configuration M-M
Puissance nominale
CA de chacun des
MPPT disponibles
PVI-134.0-TL 2 67kW
PVI-200.0-TL 3 67kW
PVI-267.0-TL 4 67kW
PVI-334.0-TL 5 67kW
PVI-400.0-TL 6 67kW
B) MULTI-MASTER/SLAVE: les modules de conversion de 67kW sont reliés entre eux en parallèle par
couplage, faisant ainsi office d'onduleurs séparés d'une puissance de 134 kW ; la configuration
est prévue pour les machines d'une puissance supérieure à 134 kW.
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Version sans
transformateur
Nombre de MPPT
indépendants en
configuration
M-M/S
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Puissance nominale
CA de chacun des
MPPT disponibles
PVI-200.0-TL 2 1 x 67 kW +
1 x 134 kW
PVI-267.0-TL 2 2 x 134 kW
PVI-334.0-TL 3 1 x 67 kW +
2 x 134 kW
PVI-400.0-TL 3 3 x 134 kW
C) MASTER/SLAVE : les modules de conversion de 67kW sont reliés entre eux en parallèle par
couplage, faisant ainsi office d'onduleur unique d'une puissance globale égale à la somme des
puissances des modules qui composent l'onduleur.
La configuration Master/Slave présente comme principal avantage la mise en parallèle des
modules de conversion : cette connexion en parallèle permet un fonctionnement en
redondance, si bien qu'en cas de panne de l'un des modules de conversion, la production ne sera
réduite que si la puissance disponible provenant du générateur photovoltaïque dépasse la
capacité de conversion des modules qui sont restés opérationnels.
L'inconvénient réside dans la flexibilité de configuration réduite du générateur photovoltaïque et
le besoin de dispositifs extérieurs de protection de l'onduleur (réf. manuel d'installation des
onduleurs).
Version sans
transformateur
Nombre de MPPT
indépendants en
configuration M/S
Puissance nominale
CA de chacun des
MPPT disponibles
PVI-134.0-TL 1 134kW
PVI-200.0-TL 1 200kW
PVI-267.0-TL 1 267kW
PVI-334.0-TL 1 334kW
PVI-400.0-TL 1 400kW
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MULTI-MASTER MULTI-MASTER/SLAVE MASTER/SLAVE
Fig.3: PVI-330.0-TL/PVI-400.0-TL : configurations possibles
Dimensionnement du générateur photovoltaïque à brancher sur l'onduleur PVI-XXX.0
Pour illustrer la procédure de dimensionnement d'une installation photovoltaïque avec un onduleur
Aurora Power-One PVI-XXX.0, il faut imaginer par exemple une installation photovoltaïque avec les
données de projet suivantes :
- n°966 modules Sharp ND-F220A1 à 220 wp, pour une puissance totale égale à 212.52 kWp
- Installation sur toit
- Coeff. Déclassement des panneaux 0,975 (pertes côté DC égales à 2,5 %)
- Température ambiante maximale égale à + 40°C
- Température ambiante maximale égale à -10°C
Exemple de configuration avec l'onduleur PVI-220.0-TL en modalité MULTI-MASTER
La modalité MULTI-MASTER repose sur l'indépendance fonctionnelle des modules de conversion qui
composent l'onduleur.
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Les générateurs photovoltaïques faisant partie de l'installation doivent être indépendants les uns des
autres et le nombre de MPPT est égal au nombre de modules de conversion qui composent l'onduleur.
Dans l’exemple qui nous préoccupe, on compte ainsi 4 MPPT indépendants à configurer.
Cette modalité est préconisée quand le générateur photovoltaïque n'est pas homogène en termes de
conditions d'installation si bien qu'une répartition en plusieurs MPPT s'impose.
Compte tenu des données de projet, nous allons configurer les 4 modules de 55 kW.
À titre d'exemple, nous aurons recours à 4 configurations différentes pour chaque module de manière à
illustrer certaines situations envisageables.
Onduleur PVI-220.0-TL, configuration de modules de 55 kW:
1° module de 55 kW => 21 panneaux pour 12 champs (252 panneaux)
2° module de 55 kW => 23 panneaux pour 10 champs (230 panneaux)
3° module de 55 kW => 20 panneaux pour 11 champs (220 panneaux)
4° module de 55 kW => 22 panneaux pour 12 champs (264 panneaux)
Au total, 966 modules installés
Afin de vérifier la configuration, nous utilisons le configurateur hors ligne Aurora Designer.
AURORA DESIGNER : utilisation du configurateur hors ligne
La feuille de calcul Aurora Designer est un instrument servant à effectuer le dimensionnement du
générateur photovoltaïque à associer aux onduleurs Aurora.
La configuration s'effectue dans la feuille « Input Sheet », à travers les étapes suivantes :
1. Choix de la langue ;
2. Choix du panneau à utiliser. Si le panneau en question ne figure pas dans la base de données de
la feuille de calcul, il est possible de:
a. l'insérer à l'aide de la feuille « Add Module », en insérant les données nécessaires dans
les cellules d'insertion :
i. Brand : marque du panneau ;
ii. Modul Typ : modèle du panneau ;
iii. STC Power: puissance nominale en conditions STC, exprimée en W;
iv. Umpp: tension au point de puissance maximale en conditions STC, exprimée en
V ;
v. Uoc : tension à vide en conditions STC, exprimée en V ;
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vi. Impp: courant au point de puissance maximale en conditions STC, exprimée en
A;
vii. Isc: courant de court-circuit en conditions STC, exprimée en A ;
viii. Max Syst. Voltage : tension maximale du système du panneau,
exprimée en V ;
ix. Tco Isc: coefficient de température du courant de court-circuit, exprimé en
mA/°K;
x. Tco Voc : coefficient de température du courant de court-circuit, exprimé en
V/°K;
Brand EcoPower
Modul Typ EP 230 P60
STC Power 230 Wp
Umpp 30,72 V
Uoc 36,9 V
Impp 7,48 A
Isc 8,01 A
max. Sys.Voltage 1000 V
Tco Isc 4,005 mA/K
Tco Uoc -0,13284 V/K
3. Si par ailleurs on souhaite intégrer ce module en permanence à la base de données du
configurateur, il faut envoyer un courriel à l'assistance Power One pour demander l’insertion du
panneau dans la base de données http://it.power-one.com/renewable-energy/submit-yourinquiry
4. Choix de l'onduleur : sélectionner le modèle d'onduleur pour la mise en place de l'installation.
5. Choix du type de montage des panneaux: le montage des panneaux contribue à l'augmentation
de la température des cellules par rapport à la température ambiante. On peut sélectionner trois
types de montage dans le configurateur :
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a. Montage sur suiveur solaire : dans ce cas, le configurateur applique à la cellule +25°C par
rapport à la température ambiante maximale définie ;
b. Montage sur structure : dans ce cas, le configurateur applique +30°C à la température
ambiante maximale définie ;
c. Montage sur toit : dans ce cas, le configurateur applique +35°C à la température
ambiante maximale définie ;
6. Réglage des températures ambiantes minimale et maximale : il faut insérer les températures
ambiantes et non les températures minimale et maximale des cellules des panneaux du
générateur photovoltaïque. Le configurateur tiendra compte de ce qui suit :
a. Afin de calculer des grandeurs à la température ambiante minimale, la valeur de
température ambiante minimale réglée (c'est -à-dire si une température inférieure à -
10°C est insérée, le configurateur effectuera le calcul des tensions de chaîne en partant
d'une température de cellule égale à -10°C).
b. Afin de calculer des grandeurs à la température ambiante maximale, la valeur de
température ambiante maximale réglée majorée de l'augmentation de température liée
au type de montage choisi (c'est-à-dire si une température ambiante de 40°C est insérée
et en cas de montage sur toit, le configurateur effectuera l'évaluation des paramètres
avec une température de cellule de 40°C + 35°C = 75°C).
c. Afin de calculer la grandeur Vmp,typ@25°C température ambiante, la valeur de
température ambiante majorée de l'augmentation de température liée au type de
montage choisi (si le choix se porte sur un montage sur toit, le configurateur effectuera
l'évaluation des paramètres avec une température de cellule de 25°C + 35°C = 60°C).
7. Réglage du coefficient de déclassement des panneaux
Le Coefficient de déclassement des panneaux (CDP) est une évaluation des pertes dans la section DC de
l'installation.
Cette valeur représente le rapport entre la puissance effectivement disponible pour la conversion aux
bornes d'entrée de l'onduleur et la puissance nominale installée.
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En d'autres termes, il prend en considération les pertes du circuit en DC : on peut parler d'efficacité du
circuit DC, à ne pas confondre quoi qu'il en soit avec l'efficacité des panneaux PV.
Les pertes que l'on observe dans la section DC de l'installation sont telles qu'en conditions STC (Standard
Tests Conditions), la puissance nominale installée ne peut être entièrement disponible pour la
conversion aux bornes d'entrée de l'onduleur.
Parmi les types de perte dans le circuit DC, on peut citer ceux-ci :
a. Pertes par conduction dans les cordons d'alimentation ;
b. Pertes par conductions dans les fusibles, sectionneurs et autres dispositifs de protection
éventuellement présents ;
c. Pertes liées à la saleté qui se dépose sur les panneaux ;
d. Pertes de décalage, c'est-à-dire des pertes liées aux inégalités entre les caractéristiques
électriques des panneaux. En théorie, les panneaux sont en effet tous
identiques et partagent les mêmes caractéristiques électriques. Toutefois, d'après ce
qu'il ressort des essais de « flash test », on constate que les panneaux présentent des
différences de grandeurs électriques (quoique minimes). Étant donné que le générateur
forme un ensemble de panneaux différemment reliés entre eux en série/parallèle, si un
tri des panneaux n'est pas effectué, c'est-à-dire un choix de panneaux qui servent à
construire les différentes chaînes, on ne peut pas exclure le risque de pertes liées à ces
hétérogénéités (en termes de courant concernant les panneaux de la même chaîne et en
termes de tension concernant les différentes chaînes en parallèle).
8. Configuration du générateur photovoltaïque : choix du nombre de panneaux en série et donc des
chaînes en parallèle pour chaque MPPT (en cas de configuration en canaux indépendants) ou
pour le seul MPPT (en cas de configuration en canaux en parallèle).
AURORA DESIGNER: Configuration de chacun des modules de 55 kW
Dans la section « Pas 1 – Saisie de données générales » nous sélectionnons la marque et le modèle du
panneau prévu pour chaque projet. Nous sélectionnons « PVI-55.0 (ou 55 kW module) », type de
montage et température ambiante maximale / minimale.
Note : En cas de configuration d'un onduleur PVI-XXX.0 Multi-Master avec un nombre de modules
supérieur à 2, il faut avec Aurora Designer configurer un module de 55/67 kW à la fois.
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Nous configurons le 1° module et nous définissons une configuration avec 21 panneaux pour 12 champs,
pour un total de 252 panneaux.
Fig.4 : Configuration 1° module de 55 kW avec Aurora Designer
Dans la section « Résultats – Configuration du système » nous vérifions la puissance photovoltaïque
totale installée dans le module de 55 kw (« Puis. Totale PV STC ») et la puissance totale à l'entrée de
l'onduleur (« Puis. Entrée totale DC »).
La deuxième valeur est corrigée en conséquence en fonction de la valeur définie de « Coeff. de
Déclassement des Panneaux ». En cas de coefficient égal à 1, « Puis. Totale PV ST » C et « Puis. Entrée
totale DC » sont identiques.
Sur la base de ces valeurs, le configurateur restitue une estimation de puissance de sortie à l'onduleur
(« Estimation de puissance de sortie de l'onduleur ») et un pourcentage (« Puis. Totale PV STC / Puis.
Nom-Max Ca onduleur ») fourni par le rapport entre la puissance installée et la puissance nominale
maximale de l'onduleur.
(dans le cas des onduleurs centralisés PVI-XXX.0, les valeurs de puissance nominale et de puissance
maximale coïncident)
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Dans la section « Résultats – Tensions et Courants » nous vérifions l'exactitude de notre configuration sur
la base des températures que nous avons définies, en fonction des plages de fonctionnement de
l'onduleur.
On peut remarquer que la configuration des chaînes que nous avons choisie dans l'exemple est signalée
comme optimale, cela s'explique par le fait que la tension « Vmp,typ@25C Température Ambiante » est
égale à 556 Vdc, soit environ la valeur de tension d'entrée nominale de l'onduleur.
Passons à présent au 2 e module et réglons la configuration à 23 panneaux pour 10 chaînes, soit un total
de 230 panneaux.
Fig.5 : Configuration 2° module de 55 kW avec Aurora Designer
Dans ce cas, la configuration des chaînes n'est pas signalée comme optimale, mais si nous vérifions la
section « Résultats– Tensions et Courants » il convient de souligner que la configuration du 2 e module est
tout de même correcte et fonctionnelle, dans la mesure où la tension « Vmp,typ@25C Température
Ambiante » est égale à 609 Vdc, correspondant largement à la zone de fonctionnement de l'onduleur.
L'avantage d’une tension DC est, à parité de puissance installée, qu’elle permet de réduire le nombre de
chaînes en parallèle du côté DC, en simplifiant le câblage, en réduisant les pertes de distribution et en
donnant la possibilité d’effectuer un suivi de chacune des chaînes.
Enfin, la valeur de la tension « Voc,Max@-10C » (951 Vdc) vérifie la configuration sélectionnée qui est
inférieure à 1000 V.
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Inv_PLUS(-HV)_PV Sizing_rev.2012-05-03
Pour le 3 e module, nous réglons la configuration à 20 panneaux pour 11 chaînes, soit un total de 220
panneaux.
Fig.6 : Configuration 3 e module de 55 kW avec Aurora Designer
La configuration des chaînes est signalée comme étant optimale (Vmp,typ@25C Température Ambiante
= 529 Vdc).
Dans ce cas précis, nous contrôlons dans la section « Résultats – Tensions et Courants », également la
valeur de la tension « Vmp,Min@40C » en fonction des plages de fonctionnement minimales de
l'onduleur.
Dans cette configuration, la tension « Vmp,Min@40C » est égale à 497 Vdc, et est donc supérieure à la
« Tension minimale de fonctionnement MPPT » de l'onduleur (485 Vdc).
Remarque : Pendant la phase de dimensionnement d'un onduleur PVI-XXX.0, il vaut mieux conserver une
marge de 15 Vdc entre la « Vmp,Min » et la « Tension de fonctionnement minimale MPPT » de l'onduleur
pour empêcher d'éventuelles baisses de performance en termes de tension du générateur PV.
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Enfin, pour le 4 e module de l'onduleur PVI-220.0-TL, nous réglons la configuration à 22 panneaux pour 12
chaînes, soit un total de 264 panneaux.
Fig.7 : Configuration 4° module de 55 kW avec Aurora Designer
La configuration des chaînes est signalée comme optimale (Vmp,typ@25C Température Ambiante =
529 Vdc).
Dans la section « Résultats – Tensions et Courants » le configurateur sur la valeur de puissance PV
installée (58080 w) signale « trop élevée ? ».
On peut l'expliquer par le fait que nous avons choisi une puissance Pv supérieure à la minimale de
l'onduleur, en effet le pourcentage (« Puis. Totale PV STC / Puis. Nom-Max Ca onduleur ») est supérieur à
100 %.
En outre, dans la section « Résultats – Configuration du système » sous le poste «Évaluation de la
puissance de sortie de l'onduleur », le configurateur signale « 55000 w - Limite de puissance atteinte » et
le « Nombre total de panneaux » est supérieur au « Nombre maximal de Panneaux/Onduleurs ».
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Il convient de souligner que la puissance nominale installée n'entraîne pas de conditions d’alarme, mais
seulement l'indication d'une éventuelle limite de puissance de l'onduleur.
En effet, l'onduleur peut fonctionner en limite de puissance, mais ce n’est pas pratique car cela implique
une réduction de la production énergétique de l'installation.
Il faut donc que cette opération soit menée sous une optique prévisionnelle en tenant compte de
manière appropriée de l'état du générateur PV.
Exemple de configuration avec l'onduleur PVI-220.0-TL en modalité MULTI-MASTER/SLAVE
Dans cette configuration, l'onduleur fonctionne comme plusieurs onduleurs séparés d'une puissance de
110 kW et le nombre de MPPT est égal au nombre de Framework (couple de modules de 55 kW).
Cette modalité constitue un bon compromis entre l'indépendance du générateur photovoltaïque relié à
chaque couple de modules et la couverture de la production en cas de panne du module.
En modalité MULTI-MASTER/SLAVE, l’onduleur en question a 2 MPPT indépendants à configurer.
Compte tenu des données de projet, nous envisageons la configuration suivante :
Onduleur PVI-220.0-TL, configuration Framework de 110 kW
1° Framework de 110 kW => 21 panneaux pour 23 champs (483 panneaux)
2° Framework de 110 kW => 21 panneaux pour 23 champs (483 panneaux)
Au total, 966 modules installés
Afin de vérifier la configuration, nous nous servons du configurateur en ligne POWER-ONE STRING TOOL
(http://stringtool.power-one.com/)
POWER-ONE STRING TOOL : Utilisation du configurateur en ligne
Pas 1 – Emplacement
Sélectionner la langue et le lieu d'installation
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Fig.8 : Sélection de l'emplacement, des températures et des panneaux PV avec Power-One String Tool
Remarques sur la « Visualisation »
Standard : dans les matrices des configurations admises pour le générateur photovoltaïque, aucune
indication n'est donnée quant à la pertinence de la configuration
User Friendly : le configurateur, grâce à un code de couleurs, indique la pertinence de la configuration
par rapport aux caractéristiques de l'onduleur.
Pas 2 – Températures
Sélectionner le type de montage
Régler à la température minimale ambiante (elle sert aussi en tant que température minimale de
cellule pour calculer les tensions de chaîne)
Régler à la température ambiante maximale (la température maximale de cellule à laquelle sont
estimées les tensions de chaîne se calcule en fonction du type de montage sélectionné)
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Pas 3 – Sélection des panneaux PV
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Sélectionner la marque et le modèle de panneau choisi pour l'installation
(Possibilité de modification des paramètres du panneau si le panneau souhaité ne figure pas
dans la base de données)
Pas 4 – Sélection de l'onduleur
Sélectionner le modèle d'onduleur
Pas 5 – Résultats
Fig.9 : Sélection de l'onduleur avec Power-One String Tool
Les tableaux proposés recensent toutes les possibilités de configuration acceptables pour
l'onduleur sélectionné à un facteur de chargement compris entre 40 % et 130 %.
Toutes les configurations proposées sont compatibles, cochez la case de la configuration
souhaitée
Dans le cas des onduleurs PVI-xxx.0, trois configurations sont proposées :
- Multi-Master
- Multi-Master/Slave
- Master/Slave
Dans la visualisation « Ergonomique » les cellules se colorent en fonction des critères suivants :
Cellules de couleur orange: la configuration est admise mais une (ou plusieurs) des conditions suivantes
peuvent subsister :
Puissance installée inférieure à 70 % de la Pdc,max de l'onduleur
Puissance installée supérieure à la Pdc,max de l'onduleur
Cellules de couleur jaune: la configuration est admise et le point de fonctionnement « typique » du
générateur photovoltaïque (Vmp@Tamb,media) n'entre pas dans le cadre de la tension d'entrée
nominale de l'onduleur (Vin,nom).
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Cellules de couleur verte: la configuration est admise et le point de fonctionnement « typique » du
générateur photovoltaïque (Vmp@Tamb,media) entre dans le cadre de la tension d'entrée nominale de
l'onduleur (Vin,nom).
Dans le tableau « Configuration Multi-Master/Slave », nous sélectionnons donc les configurations
souhaitées pour les deux MPPT.
Fig.10 : Sélection de la configuration Multi-Master/Slave avec Power-One String Tool
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Pas 6 – Rapport
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Une fois la configuration adaptée à l'installation identifiée, il est possible de créer le rapport de
configuration où sont repris les résultats détaillés de la configuration sélectionnée.
Fig.11 : Rapport de configuration avec Power-One String Tool
Une considération sur le Facteur d'utilisation, dans cette configuration obtenue égale à 94,2 %.
Une valeur proche de 100 % est révélatrice d'un bon dimensionnement du système, mais il faut préciser
qu'en aucun cas la puissance nominale installée n’engendre de conditions d'alarme, de détériorations ou
de problèmes de garantie.
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En revanche, dans certaines situations, un léger surdimensionnement du système (même de l'ordre de
110-115 %) peut s'avérer justement utile si l'on tient compte des pertes dues au déclassement du
système DC.
Par contre, un système exagérément surdimensionné n'aurait pas de conséquences néfastes pour
l'onduleur mais entraînerait un fonctionnement en limite de puissance, c'est-à-dire que toute la
puissance disponible ne serait pas transférée sur les panneaux qui seraient par conséquent mal utilisés.
Il est bien sûr également possible de vérifier un système Multi-Master/Slave à l'aide du configurateur
hors ligne Aurora Designer.
Nous sélectionnons « PVI-220.0 » comme onduleur et « Indépendantes » comme configuration des
Chaînes MPPT.
Fig.12 : Configuration de l'onduleur PVI-220.0 Multi-Master/Slave avec Aurora Designer
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Exemple de configuration avec l'onduleur PVI-220.0-TL en modalité MASTER/SLAVE
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La modalité MULTI-MASTER repose sur le parallèle (côté DC) de tous les modules de conversion entrant
dans la composition de l'onduleur.
Cette configuration garantit une immunité élevée à chacune des pannes grâce à la redistribution de la
puissance entre les modules qui entrent dans la composition de l'onduleur. Il est toutefois nécessaire de
garder le même nombre de panneaux par chaîne et l'insertion d’un interrupteur DC général extérieur
pour le sectionnement de tout le champ.
En modalité MULTI-MASTER/SLAVE, l’onduleur concerné a un seul MPPT à configurer.
Compte tenu des données de projet, nous envisageons la configuration suivante :
Onduleur PVI-220.0-TL, configuration Master/Slave
=> 21 panneaux pour 46 champs (966 panneaux)
Au total, 966 modules installés
Afin de vérifier la configuration, nous nous servons du configurateur en ligne POWER-ONE STRING TOOL.
Nous répétons les pas précédents jusqu'au Pas 5 – Résultats et dans le tableau « Configuration
Master/Slave », nous sélectionnons la bonne configuration pour le MPPT1.
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Fig.13 : Sélection de la configuration Multi-Master avec Power-One String Tool
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En ce qui concerne la puissance, la modalité de MPPT unique permet une redistribution automatique de
celle-ci entre les modules qui entrent dans la composition de l'onduleur.
Il s'agit du point fort de cette configuration qui gagne en efficacité en présence de grands générateurs
photovoltaïques installés dans des conditions uniformes où une couverture totale des pannes s'impose.
Remarque : Dans le cas de générateurs photovoltaïques « mis à terre », la configuration DOIT être
Master/Slave ; les autres configurations ne sont pas admises.
La présence de la connexion à terre de tous les générateurs implique la perte des conditions préalables à
la réalisation des configurations Multi-Master et Multi-Master/Slave qui exigent l'indépendance des
générateurs photovoltaïques.
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Il est bien sûr également possible de vérifier un système Master/Slave à l’aide du configurateur hors
ligne Aurora Designer.
Nous sélectionnons « PVI-220.0 » comme onduleur et « Parallèle » comme configuration des Chaînes
MPPT.
Fig.14 : Configuration de l'onduleur PVI-220.0 Master/Slave avec Aurora Designer
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