Mod

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Modélisation dun panneau solaire

• Dans le cadre de démarches en développement
  durable, nous allons nous intéresser à la
  modélisation de panneaux photovoltaïques, source
  dénergie renouvelable quasi omni présente à la
  Réunion.

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Présentation de systèmes utilisant les panneaux
photovoltaïques

• Borne Escamotable associé au système de
  génération dénergie (ERM) Pairform_at_nce Module
  ET243

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Présentation de systèmes utilisant les panneaux
photovoltaïques
Schéma de principe
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Présentation de systèmes utilisant les panneaux
photovoltaïques

• Sous-ensemble panneaux solaires
• Ce sous-ensemble permet de convertir lénergie
  solaire en énergie électrique.
• Il est principalement constitué de
• un châssis monté sur 4 roulettes supportant un
  ensemble de 4 panneaux solaires (12V/80Wc par
  panneau) réglable en inclinaison (30,45 ou
  60) 

Ces panneaux sont raccordés deux à deux en série
et en parallèle, afin de fournir une tension de
24V.
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Présentation de systèmes utilisant les panneaux
photovoltaïques

• Portail Solaire (SET) Module ET244

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Problématique de modélisation
On cherche à obtenir les caractéristiques If(V)
et Pf(V) suivantes
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Sommaire

• Modèle théorique dune cellule
• Modélisation structurelle sous SimScape
• Modélisation comportementale sous SimScape

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1. Modèle théorique dune cellule
Objectif Description du modèle physique dune
cellule photovoltaïque
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1. Modèle théorique dune cellule
Représentation
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Définition des paramètres
1. Modèle théorique dune cellule

• Icc Source de courant
• D Propriétés semi conducteurs de la cellule
• Rsh Résistance modélisant les courants parasites
  de la cellule
• Rs Pertes Ohmiques du matériau

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2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE
Objectif Implémentation du modèle physique sous
SimScape.

• Compétences
• Edition de scripts sous Matlab
• Création dun sous-systèmes (subsystems)

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2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE
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Caractéristiques du panneau
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE
A partir des caractéristiques du panneau Nous
déterminons les paramètres physiques du modèle.
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Création dun script Matlab du calcul des
paramètres
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE
Lavantage du script est de synthétiser en un
seul fichier lensemble des variables nécessaires
à notre simulation SimScape. Utilisation très
pratique dans le cadre de systèmes à
caractériser.
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Création dun script
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE

• Dans MATLAB, faire File-gt New Script
• Entrer les paramètres lié au script (fichier
  calcul_valeurs.m)
• Exécuter le script en ligne de commande
  gtgtcalcul_valeurs
• Les valeurs caractéristiques du modèle sont
  stockés dans lenvironnement MATLAB et
  accessibles par SimScape.

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Application au modèle SimScape
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE

• Diode Simscape/SimElectronics/Semiconductor
  Devices
• Résistance Simscape/Foundation
  Library/Electrical/Electrical Elements
• Controlled Current Source Simscape/Foundation
  Library/Electrical/Electrical Sources

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Création dun subsystem
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE

• Sélectionner lensemble des composants et faire
  clic droit -gt Create Subsystem

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Exemple denvironnement de test
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE
Constant 1 (Icc 3.99 A) 3.99 Rampe 5V/s 5
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Exemple denvironnement de test Activités
2. Modélisation structurelle sous SIMSCAPE

• Ajouter un bloc Graph XY afin dobtenir
• 1. La caractéristique If(U)
• 2. La caractéristique Pf(U)
• Paramétrer lirradiance à la place du courant (à
  1000W/m2 le courant vaut icc).

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3. Modélisation expérimentale sous SimScape
Objectif A partir de séances de mesures avec
des élèves STI2D et/ou des caractéristiques de
panneaux solaires, pouvoir intégrer un modèle
réel dun panneau solaire. Compétences -
Synthétiser des résultats de mesure dans une
table de correspondance linéarisée (LUT) .
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Modèle Expérimental
3. Modélisation expérimentale sous SimScape

• Exemple de modèle linéarisé

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Modèle Expérimental
3. Modélisation expérimentale sous SimScape

• Exemple de Création dune table de données 2D
  (LUT 2D)

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Création du modèle
3. Modélisation expérimentale sous SimScape

• Librairie Lookup Tables-gt Look Up tables (2D)

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3. Modélisation expérimentale sous SimScape
Création du modèle

• Librairie Lookup Tables-gt Look Up tables (2D)

Valeurs des tensions
Valeurs des rayonnements
Valeurs des courants correspondants
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Création du modèle Représentation graphique
linéarisée
3. Modélisation expérimentale sous SimScape
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3. Modélisation expérimentale sous SimScape
Simulation
Rampe1V/s Slope 1 Simulation
33s Rayonnement 1000
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Activités
3. Modélisation expérimentale sous SimScape

• A partir du modèle précédent, éditer les courbes
  de puissances en fonction de la tension dans
  différentes valeurs de rayonnement.
• Créer la caractéristique Pf(V)

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Obtention Modèle 3D
3. Modélisation expérimentale sous SimScape
Linversion des lignes-colonnes permet dobtenir
la caractéristique connue. Cependant la
représentation dans SimScape nest plus parlante.
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Conclusion
Des études de cas ont été menées dans le cadre de
la plateforme Pairform_at_nce sur différents
systèmes étudiés indépendamment (Panneau Solaire,
Batterie, Motorisation). La mise en œuvre de
panneaux solaires au sein des systèmes nécessite
une source dénergie fixe afin de fixer son point
de fonctionnement. Les modules ET243 et ET244
développent les potentialités de simulation
SimScape sur ce type de structure. Vous pouvez
mettre en application la modélisation
comportementale et comparer les résultats de
simulation issus des deux modèles présentés.
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Pour aller plus loin
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Simulation de charge dune batterie
Paramétrage Batterie Tension nominale
12V Résistance internet 15 m? Capacité de
batterie Infinie
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Simulation de charge dune batterie
Point de fonctionnement du panneau en
charge V12V I4A
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Simulation de charge dune batterie
Point de fonctionnement du panneau en
charge V12V I4A
34
Modèle du couplage batterie-moteur
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Modèle du couplage batterie-moteur
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Modèle du couplage batterie-moteur
Tension
Courant
Couple résistant
Vitesse en rad/s