Tension maximale admissible

Un onduleur est caractérisé par une tension d'entrée maximale admissible U_max. Si la tension délivrée par les modules est supérieure à U_max, l'onduleur sera irrémédiablement détruit.

La valeur de Umax apparaît sur la fiche technique de l'onduleur. Par exemple, sur la fiche technique de l'onduleur SB 4 000 TL de la marque SMA, la tension d'entrée maximale admissible indiquée est U_max = 550 V, ainsi qu'illustré ci-dessous :

La tension délivrée par le groupe photovoltaïque ne devra donc jamais dépasser cette valeur de 550 V, pour l'onduleur SB 4 000 TL. Pour d'autres onduleurs, la valeur de U_max est différente, et il faudra donc se référer à leur fiche technique.

Par ailleurs, comme la tension des modules photovoltaïques s'ajoute lorsqu'on les branche en série, la valeur de Umax va donc déterminer le nombre maximum de modules en série. Cela dépendra évidemment de la tension délivrée par les modules photovoltaïques. Dans le calcul de dimensionnement, on considèrera que la tension délivrée par un module est sa tension à vide, notée Uco, majorée par un coefficient de sécurité. Ce coefficient de sécurité, noté k, pourra varier entre 1.02 et 1.25, selon les conditions climatiques du site.

Le nombre maximum de modules photovoltaïques en série se calcule par la formule simple suivante :



Avec :

• E_-[X]est la partie entière inférieure du nombre X. Par exemple, E_-[10.6]=10.
• U_max est la tension maximale admissible en entrée de l’onduleur
• U_CO est la tension de circuit ouvert des modules photovoltaïques
• Le coefficient k est un coefficient de sécurité imposé par le guide de l’UTE C15-712-1, et qui prend en compte l’élévation de la tension délivrée par les modules lorsque la température des cellules diminue.

Plage de tension MPPT

L'onduleur doit à tout moment demander au groupe photovoltaïque auquel il est connecté leur maximum de puissance. Pour cela, il déplace le point de fonctionnement du groupe photovoltaïque (c'est-à-dire le couple U-I). Ce point de fonctionnement correspond au point de puissance maximum. Il varie en permanence en fonction de l'intensité de l'irradiation, de la température, des ombres, etc.

La recherche du point de puissance maximum est réalisée par un système intégré en amont de l'onduleur, nommé MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Cependant, le système MPPT ne fonctionne que pour une plage de tension d'entrée d'onduleur définie par le fabricant, et indiquée sur la fiche technique de l'onduleur. Lorsque la tension d'entrée de l'onduleur côté CC est inférieure à la tension minimale MPPT, l'onduleur continue de fonctionner mais fournit au réseau la puissance correspondante à la tension minimale MPPT.

Le fait d'avoir un point de puissance maximum en dehors de la plage de tension MPPT induit une perte de puissance du groupe photovoltaïque.

Il faut donc s'assurer que la tension délivrée par le groupe photovoltaïque soit comprise dans la plage de tension MPPT de l'onduleur auquel il est connecté. Si ce n'est pas le cas, il n'y aura aucun dommage à l'onduleur, mais seulement une perte de puissance.

La plage de tension MPPT est indiquée sur la fiche technique de l'onduleur. Par exemple, la plage de tension MPPT de l'onduleur SB 4 000 TL de la marque SMA est comprise entre 125 V et 440 V :



Cette plage de tension MPPT va donc aussi avoir un impact sur le nombre de modules photovoltaïques en série. En effet, on cherchera idéalement à obtenir une tension délivrée par le groupe photovoltaïque comprise dans la plage MPPT, et ce quelque soit la température des modules.

Pour calculer le nombre de module en série nécessaires afin que la chaîne photovoltaïque délivre une tension comprise dans la plage de tension MPPT de l'onduleur, on pourra considérer les deux critères suivants :

• La tension U_MPP délivrée par la chaîne photovoltaïque, à la température minimale du site et sous une irradiation de 1000 W/m², doit être inférieure à la valeur maximale de la plage de tension MPPT de l'onduleur. Cela permet de déterminer le nombre maximum de modules photovoltaïques en série.
• La tension U_MPP délivrée par la chaîne photovoltaïque, à une température des modules de 70 °C et sous une irradiation de 1000 W/m², doit être supérieure à la valeur minimale de la plage de tension MPPT de l'onduleur. Cela permet de déterminer le nombre minimum de modules photovoltaïques en série.

Le nombre minimum et le nombre maximum de modules photovoltaïques en série se calculent par la formule simple suivante :

Avec :

• E_-[X]est la partie entière inférieure du nombre X. Par exemple, E_-[10.6]=10.
• E₊[X]est la partie entière supérieure du nombre X. Par exemple, E_-[10.6]=11.
• U_MPPT,MIN est la valeur minimale de la tension pour laquelle le tracker (MPPT) fonctionne
• U_MPPT,MAX est la valeur maximale de la tension pour laquelle le tracker (MPPT) fonctionne
• U_MPP est la tension de puissance maximale des modules photovoltaïque
• Le coefficient k est un coefficient de sécurité imposé par le guide de l’UTE C15-712-1, et qui prend en compte l’élévation de la tension délivrée par les modules lorsque la température des cellules diminue.
• Le coefficient 0.85 est un coefficient de minoration permettant de calculer la tension MPP à 70 °C.

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