Maximum power point tracker

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Un Maximum Power Point Tracking (abrégé MPPT, litt. dispositif de poursuite du point de puissance maximale), régulateur MPP ou un tracker MPP est un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point de puissance maximale d'un générateur électrique non linéaire. Les systèmes MPPT sont généralement associés avec les générateurs photovoltaïques ou encore avec les générateurs éoliens.

Intérêt du système[modifier | modifier le code]

Afin de simplifier la compréhension, l'explication qui suit est appliquée à un système de panneau photovoltaïque. Un système MPPT est un ensemble de composants incluant des onduleurs, des chargeurs de batteries, et des panneaux solaires. L'objectif est d'obtenir la puissance maximale possible depuis un (ou plusieurs) panneau photovoltaïque, typiquement un panneau solaire. L'énergie délivrée par les cellules photovoltaïques dépend d'une équation complexe mettant en relation le rayonnement solaire, la température, et la résistance totale du circuit, ce qui conduit à une puissance de sortie non linéaire. Cette puissance peut être analysée dans un graphique I=f(U) à double entrée, en comparant l'intensité I de sortie en fonction d'une tension U (aussi appelée V dans le graphique). Le principe de fonctionnement du système est d'analyser en permanence la sortie du panneau solaire, afin d'appliquer la résistance la plus appropriée pour un environnement et des conditions donnés. Typiquement, les systèmes MPPT sont intégrés dans les convertisseurs électriques qui incluent la conversion de l'intensité I ou du voltage U, le filtrage, et la régulation pour les adapter aux différentes charges, comme des grilles électriques, des batteries ou des moteurs.

Ce raisonnement est applicable en le généralisant à tout système dont l'énergie d'entrée est variable, et inconnue. On peut ainsi faire le parallèle avec des applications aussi diverses que l'éolien, l'énergie marine sous différentes formes, les systèmes de transmission d'information par laser pulsé[1], etc.

Application au générateur photovoltaïque[modifier | modifier le code]

Courbes caractéristiques d'une cellule photovoltaïque, où le point de puissance maximale a été mis en évidence, pour différents ensoleillements.

Généralités[modifier | modifier le code]

Un générateur photovoltaïque est un générateur dont la caractéristique I=f(U) est fortement non linéaire. En conséquence, pour un même éclairement, la puissance délivrée sera différente selon la charge. Un contrôleur MPPT permet donc de piloter le convertisseur statique reliant la charge (une batterie par exemple) et le panneau photovoltaïque de manière à fournir en permanence le maximum de puissance à la charge (la batterie).

Court rappel de la théorie[modifier | modifier le code]

la puissance électrique P est fonction de l'intensité I et de la tension U. Ainsi, on maximise la puissance P si on arrive à maximiser les deux variables I et U. De plus, avec une intensité I donnée, on peut faire varier la tension U en faisant varier la résistance R, selon la loi d'Ohm.

Dans le cas d'un panneau solaire, l'intensité maximale possible I est dépendante de la puissance lumineuse reçue par la cellule photovoltaïque. Tant que la charge ne dépasse pas la capacité de la cellule, l'intensité I est maximisée par l'ensoleillement reçu. Quand la charge augmente trop, l'intensité I baisse, jusqu'à zéro. Dans ce cas, la puissance de sortie est elle aussi nulle. Pour maximiser la puissance P, on va faire varier la tension U circulant dans la cellule, et atteindre la tension U la plus haute possible sans faire baisser l'intensité I.

On parle d'ailleurs pour les panneaux photovoltaïques de générateurs non linéaires.

La méthode Perturbation et Observation (P&0 : pertub and observ)[modifier | modifier le code]

La méthode PO est sans doute la plus naturelle qui vient à l'esprit pour faire une recherche du point maximal de puissance (MPP, Maximum Power Point en anglais). Dans le cas d'une application photovoltaïque, il s'agit en fait d'un algorithme qui va chercher la valeur optimale par 'essai-erreur' : en faisant varier la valeur de la tension U (aussi appelé V dans le graphique), et en analysant la puissance de sortie P, (ou l'intensité de sortie I), l'objectif est de maximiser P, en augmentant au maximum la tension U sans faire baisser l'intensité I.

Voici l'algorithme exact :

  1. pour une tension U_{1} fixée va mesurer la puissance correspondante P_{1} délivrée par le générateur,
  2. après un certain temps, l'algorithme impose une tension U_{2}=U_{1}+\Delta U et mesure également la puissance correspondante P_{2},
  3. si P_{2} est supérieure à P_{1} : l'algorithme cherche à imposer une tension plus grande U_{3}=U_{2}+\Delta U. Sinon l'algorithme cherchera au contraire à abaisser la tension : U_{3}=U_{1}-\Delta U

Ainsi le système adapte en permanence la tension aux bornes du générateur photovoltaïque afin de se rapprocher du point de puissance maximum, sans jamais l'atteindre précisément.

D'autres algorithmes existent ainsi que des solutions entièrement analogiques parfois assez simples à mettre en œuvre, telles que l'Incremental Conductance (InCond), le Ripple Correlation Control (RCC).[Lesquelles ?]

Historique des systèmes MPPT[modifier | modifier le code]

Les premières utilisations de MPPT remontent à 1968 dans le cadre d'applications spatiales ayant pour générateur électrique des panneaux solaires photovoltaïques.[réf. nécessaire]

Notes et références[modifier | modifier le code]

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Articles connexes[modifier | modifier le code]

Liens externes[modifier | modifier le code]