FR2981798A1 - Dispositif de production d'electricite a partir de l'energie solaire et son procede de controle - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un dispositif de production d'électricité comportant au moins un champ solaire (1A), au moins deux parcs de batteries (3A) formant un dispositif de stockage d'électricité, et au moins un régulateur principal (2A) relié en amont au champ solaire et en aval aux parcs de batteries. Le dispositif comprend au moins un régulateur suppléant et des moyens pour shunter l'éventuel régulateur principal défectueux. Il comprend en outre au moins un interrupteur pour isoler un parc de batteries en cas de défaillance de celui-ci. Le dispositif de l'invention évite toute perte en chaine de sa capacité à fournir de l'électricité.

Description

DISPOSITIF DE PRODUCTION D'ELECTRICITE A PARTIR DE L'ENERGIE SOLAIRE ET SON PROCEDE DE CONTROLE L'invention concerne un dispositif de production d'électricité à partir de 5 l'énergie solaire, et plus particulièrement incluant des moyens de régulation et de contrôle de ce dispositif. Les installations de production d'électricité à partir de panneaux photovoltaïques sont devenues courantes. Elles trouvent bien évidemment 10 de plus en plus leur utilité dans des zones où seule la ressource solaire est disponible, telles que dans des zones arides, en Afrique par exemple. Elles permettent d'alimenter en électricité de manière autonome, en local et au quotidien, en particulier dans des zones rurales, des centres de santé, de télécommunication, etc... 15 Une telle installation comporte, de manière connue, un ensemble de panneaux photovoltaïques dit « champ solaire » et un dispositif de stockage électrique formé d'un parc de batteries emmagasinant l'électricité produite, le dispositif de stockage étant relié au champ solaire 20 via un système de régulation/contrôle (ci-après dénommé « régulateur »). L'ensemble compose un générateur électrique qui fournit un courant continu en basse tension (généralement 24 V). Evidemment, toute interruption dans la chaîne des éléments constitutifs du 25 dispositif est critique. Aussi est-il connu, pour augmenter la fiabilité du générateur électrique, de doubler les différents sous-ensembles techniques. En particulier, le champ solaire est partagé en deux demi-champs et le 30 dispositif de stockage est également partagé en deux selon deux parcs de batteries identiques, deux régulateurs distincts d'interface étant prévus respectivement entre les deux demi-champs et les deux parcs de batteries.

La figure 1 illustre cet agencement de l'art antérieur : chaque demi-champ solaire identique 1A, 1B est relié en série à un régulateur 2A, 2B qui est lui-même connecté à un parc de batteries 3A, 3B, les deux parcs de batteries identiques étant couplés en parallèle pour délivrer en sortie, l'alimentation nécessaire en électricité.

Cependant, une panne d'un des éléments de chaque sous-ensemble, que ce soit l'un des champs solaires, un régulateur ou un parc de batteries, peut engendrer plusieurs inconvénients.

En effet, un dysfonctionnement sur l'un des éléments d'un sous-ensemble entraîne la perte en chaîne de la moitié de la capacité du générateur électrique. Ainsi, l'installation produira de l'électricité en sortie d'alimentation pendant une certaine durée mais assez rapidement, l'un des parcs de batteries étant épuisé, l'agencement en parallèle des parcs de batteries, conduira à la panne totale du générateur qui ne fournira alors plus d'électricité. A titre d'exemple, si l'autonomie du parc de batteries restant en fonctionnement est de deux jours et l'un des champs solaires ne produisant plus que la moitié du besoin en électricité, l'installation sera complètement arrêtée après quatre jours.

Or, dans des endroits difficiles d'accès, outre la nécessité d'avoir rapidement à disposition une main d'oeuvre compétente, les réparations peuvent intervenir plusieurs jours après la panne, ce qui est parfois extrêmement préjudiciable.30 L'invention a donc pour but de proposer un dispositif de production d'électricité qui ne présente pas les inconvénients précités, en particulier en évitant toute perte en chaîne de la production d'électricité et en fournissant des alertes à l'utilisateur lors de tous dysfonctionnements détectés afin de mettre en place immédiatement la ou les actions correctives utiles. Selon l'invention, le dispositif de production d'électricité comportant au moins un champ solaire, au moins deux parcs de batteries ou accumulateurs formant un dispositif de stockage d'électricité, et au moins un régulateur principal relié en amont au champ solaire et en aval aux parcs de batteries, est caractérisé en ce qu'il comporte : au moins un régulateur suppléant ; au moins un actionneur relié d'une part au champ solaire et d'autre part au régulateur principal et au régulateur suppléant, l'actionneur étant apte à être commandé pour shunter la connexion entre le champ solaire et son régulateur principal et connecter le champ solaire au régulateur suppléant ; des moyens de distribution de puissance électrique sous forme d'une ligne de distribution à laquelle sont reliés ledit au moins régulateur principal et ledit au moins régulateur suppléant, et lesdits au moins deux parcs de batteries ; au moins un interrupteur agencé en interface entre la ligne de distribution et au moins l'un des parcs de batteries, l'interrupteur étant apte à être ouvert pour déconnecter le parc de batteries de la ligne de distribution et donc des régulateurs. Dans la suite de la description, les termes « amont » et « aval » qualifient des éléments du dispositif tels que le courant électrique circule en étant généré depuis les champs solaires en amont pour alimenter les parcs de batteries en aval. La configuration de ce dispositif permet, en cas de défaillance d'un 5 régulateur, de basculer la régulation des parcs de batteries en fonctionnement sur le régulateur suppléant sans entraîner de perte de capacité du dispositif. En outre, en cas de défaillance de l'un des parcs de batteries, le dispositif 10 de l'invention permet d'isoler ce parc défectueux, l'électricité produite par le champ solaire continuant d'être stockée dans l'autre parc de batteries. Ainsi, en cas de panne de l'un des éléments, essentiellement d'un régulateur ou d'un parc de batteries, le dispositif continue de fonctionner 15 sans risque de s'arrêter, et de plus son rendement n'en est pas altéré. L'opérateur peut agir sur les éléments défectueux, tel que les réparer ou les changer, tandis que le dispositif poursuit sa production. 20 Le dispositif comporte des moyens de pilotage du type automate programmable aptes à contrôler l'interrupteur et l'actionneur. Selon le dysfonctionnement détecté, l'automate agira ou non concomitamment sur l'interrupteur et l'actionneur. . 25 Dans un mode de réalisation particulier comprenant un nombre minimal d'éléments en raison d'un besoin modéré en production d'électricité et pour limiter le coût global du générateur, le dispositif comprend un champ solaire, un régulateur principal et un régulateur suppléant, un actionneur relié au champ solaire et aux deux régulateurs principal et suppléant, deux 30 parcs de batteries (en parallèle), et un interrupteur agencé sur la ligne commune de distribution à laquelle est connecté en amont les deux régulateurs et en aval les deux parcs de batteries, l'interrupteur étant situé entre les deux parcs agencés en parallèle. s En fonctionnement normal de ce mode de réalisation particulier : l'actionneur est basculé de manière fermée sur le régulateur principal, engendrant le passage du courant délivré par le champ solaire vers le régulateur principal ; l'interrupteur est en position fermée connectant électriquement le 10 régulateur principal aux deux parcs de batteries qui sont alors aptes à être chargées toutes deux par le courant délivré par le champ solaire. En cas de défaillance détectée sur le régulateur principal, l'interrupteur est 15 laissé à l'état fermé, tandis que l'actionneur est commandé pour connecter électriquement le champ solaire au régulateur suppléant. Le régulateur principal est ainsi isolé. Toutefois, le courant délivré par le champ solaire peut continuer à être stocké dans les deux parcs de batteries. 20 En cas de défaillance détectée sur l'un des parcs de batteries en cours de charge, par exemple le premier, le principe de pilotage de l'interrupteur et de l'actionneur est celui décrit ci-dessus. Ainsi, on ouvre l'interrupteur en même temps qu'est basculé l'actionneur. Le premier parc de batteries est 25 isolé et le second parc de batteries continue d'être chargé via le régulateur suppléant de sorte que le dispositif reste opérationnel. En cas de défaillance détectée sur le second parc de batteries, on ouvre l'interrupteur sans basculer l'actionneur. Ainsi, le second parc est isolé tandis que le premier parc continue d'être chargé via le régulateur principal. Dans les autres modes de réalisation, le dispositif est tel qu'à chaque champ solaire est associé un seul régulateur principal et un seul actionneur d'interface, et en ce qu'à chaque parc de batteries est associé un interrupteur d'interface agencé entre ledit parc et la ligne de distribution commune. lo Selon une caractéristique, le ou les actionneurs sont des relais inverseurs et le ou les interrupteurs sont constitués de relais monostables. Avantageusement, le moyen commun ou ligne de distribution électrique est un connecteur en cuivre. A cette ligne sont donc raccordés les sorties 15 de l'ensemble des régulateurs principaux et suppléant(s) et les entrées des interrupteurs reliés aux parcs de batteries. Selon une autre caractéristique, le dispositif comporte des moyens de contrôle et de pilotage centralisés du type automate programmable. Ces 20 moyens de contrôle sont reliés aux bornes des régulateurs, aux bornes des actionneurs reliant les champs solaires aux régulateurs, aux bornes des parcs de batteries, et aux interrupteurs d'interface connectés entre les régulateurs et les parcs de batteries. 25 A partir de mesure de courants et tensions aux bornes des régulateurs et des parcs de batteries, les moyens de contrôle supervisent l'ensemble du dispositif en diagnostiquant les éventuelles pannes des éléments constitutifs du dispositif et pilotent en conséquence les actionneurs et les interrupteurs d'interface, pour isoler certains des éléments et dériver au 30 besoin le courant produit par les champs solaires.

Afin de fournir des moyens simples de communication d'alertes détectées par l'automate en cas de dysfonctionnements, le dispositif comporte un bloc d'interface associé au système de contrôle centralisé, ce bloc d'interface comportant des moyens d'affichage lumineux du type LED et/ou un écran LCD, et/ou des moyens d'alerte sonores, de manière à renseigner l'utilisateur sur l'état du dispositif et lui fournir un diagnostic de panne ciblé sur l'élément défectueux.

De préférence, le dispositif de l'invention comporte des moyens de contrôle du fonctionnement des moyens de contrôle et de pilotage centralisés (l'automate). Il s'agit d'un composant externe tel qu'un relais temporisé qui contrôle en tant que tel le fonctionnement de l'automate (s'il est en marche ou à l'arrêt). Ainsi, si le relais n'est pas actionné par l'automate durant une certaine période, par exemple une journée, cela signifie que l'automate ne fonctionne plus. L'automate doit alors être changé. Avantageusement, le dispositif peut comprendre une pluralité de sous- ensembles, en comportant (Nx1/N) champs solaires, (Nx1/N) actionneurs, au moins ((N+1)/N) régulateurs, (Mx1/M) interrupteurs, et (Mx1/M) parcs de batteries. L'invention prévoit essentiellement un régulateur suppléant mais selon le nombre de champs solaires, plusieurs régulateurs suppléants peuvent être prévus.

Enfin, l'invention est également relative à un procédé de contrôle du fonctionnement du dispositif de production d'électricité de l'invention comprenant un système ou des moyens centralisés de contrôle, le procédé consistant à générer des alertes de dysfonctionnement d'un champ solaire, et/ou d'un régulateur, et/ou d'un parc de batteries, et/ou du système en lui-même. Le procédé comprend notamment des étapes de contrôle du niveau de production attendu pour chaque champ solaire, de contrôle de la tension et du courant pour chaque parc de batteries, de contrôle du courant aux bornes de chaque régulateur principal par comparaison avec des mesures aux bornes du régulateur suppléant, de contrôle de la cohérence des valeurs d'entrées du système de contrôle.

La taille du dispositif (nombre de champs solaires, régulateurs et parcs de batteries) est adaptée en fonction de l'utilisation visée. Les champs solaires pourront, selon le nombre des panneaux photovoltaïques et leur puissance, présenter une puissance crête de l'ordre de 240 Wc (Watt crête) à 30 kWc. Le nombre de panneaux sera notamment choisi en fonction de l'ensoleillement de la zone les accueillant. Les champs solaires utilisés doivent permettre de fournir une production électrique pour le générateur qui pourra varier de 2 000 à 200 000 Wh/jour selon l'installation électrique à alimenter.

Le dispositif est décrit en partant de l'hypothèse dans le cas minimaliste d'un seul régulateur suppléant et/ou de deux parcs de batteries qu'une panne ou un dysfonctionnement n'apparaît que sur un seul des éléments à la fois.

La présente invention est maintenant décrite à l'aide d'exemples uniquement illustratifs et nullement limitatifs de la portée de l'invention, et à partir des illustrations ci-jointes, dans lesquelles : - La figure 1 représente un schéma d'un dispositif de production d'électricité de l'art antérieur; - La figure 2 est un schéma de principe d'un dispositif de production d'électricité de l'invention ; - La figure 3 est une réalisation particulière de la figure 2.

Le dispositif de production d'électricité ou générateur électrique 10 de l'invention représenté schématiquement sur la figure 2 comporte de manière connue une pluralité de champs solaires 1A, 1B et 1C, une pluralité de parcs de batteries 3A, 3B et 3C, et des régulateurs principaux 2A, 2B et 2C (dont le nombre correspond à celui des champs solaires).

Les régulateurs sont en soi connus de l'homme de l'art. Ils sont agencés en série entre les champs et les parcs de batteries. L'ensemble des parcs de batteries 3A, 3B et 3C agencés en parallèle forme un dispositif de stockage électrique 4 qui est destiné à alimenter en courant la ou les installations (non représentées) qui lui sont reliées et ayant besoin d'électricité. Le nombre de parcs de batteries est adapté à l'autonomie souhaitée de ces accumulateurs, à leur poids afin que les batteries soient facilement manipulables lorsqu'il s'agit de les changer, et à la taille des champs solaires. Selon l'invention, et tel qu'il sera décrit ultérieurement, le dispositif comprend : au moins un régulateur suppléant 5 et des actionneurs 7A, 7B et 7C associés aux trois régulateurs principaux, le régulateur suppléant 5 étant destiné à prendre le relais d'un régulateur principal en cas de défaillance de ce dernier ; des moyens de distribution électrique 8, telle une ligne de distribution en cuivre via laquelle les parcs de batteries 3A, 3B et 3C sont reliés aux régulateurs principaux 2A, 2B et 2C et au régulateur suppléant 5 ; des interrupteurs 6A, 6B, et 6C associés respectivement aux trois parcs de batteries pour les isoler en cas de détection d'un dysfonctionnement ; un système de contrôle centralisé 9 du type automate programmable qui assure le contrôle de l'ensemble du dispositif. Chaque champ solaire 1A et suivants est composé d'une pluralité de panneaux photovoltaïques et est destiné à produire généralement une même puissance. Les parcs de batteries 3A à 3C et les régulateurs principaux 2A à 2C ne sont pas décrits en détail ici car connus en soi.

A chaque champ solaire est associé un régulateur principal. Ainsi, le champ solaire 1A, 1B ou 1C est connecté à la borne d'entrée 20 du régulateur respectif 2A, 2B ou 2C.

Les régulateurs 2A, 2B, 2C et 5 présentent leur borne de sortie respective 21A, 21B, 21C et 51 connectée à la ligne de distribution 8, tandis que les bornes d'entrée 30 des parcs de batteries 3A, 3B et 3C sont connectées à la ligne 8 via les interrupteurs d'interface respectifs 6A, 6B et 6C. En fonctionnement normal, les interrupteurs sont en position fermée. La ligne de distribution 8 permet une interconnexion entre les régulateurs et les parcs de batteries, indépendamment du nombre de régulateurs et de parcs. Il n'est pas nécessaire de dédier à chaque parc de batteries un régulateur spécifique. Chacun des régulateurs est programmé pour être apte à contrôler la charge des parcs quel que soit le parc. Les régulateurs fonctionnent en continue en assurant une régulation de charge en fonction de la tension aux bornes des parcs de batteries.

Les interrupteurs 6A, 6B et 6C agencés en amont de chacun des parcs de batteries respectifs permettent en cas d'ouverture de déconnecter chacun des parcs de batteries de la ligne de distribution. Ainsi, en cas d'un parc défectueux, celui-ci peut être isolé sans perturber l'alimentation des autres parcs qui continuent de recevoir de l'énergie.

Selon l'invention, le dispositif comporte donc un système de contrôle centralisé 9 du type automate programmable apte à gérer la mesure, le contrôle et la commande des différents éléments techniques du dispositif.

L'automate de contrôle 9 est de préférence associé à un bloc d'interface 90 pour l'opérateur, comportant des moyens d'affichage lumineux du type LED et/ou un écran LCD, et/ou des moyens d'alerte sonores. Ce bloc d'interface 90 permet de transmettre à l'opérateur les alertes de dysfonctionnement de manière simple et compréhensible. En option, le bloc d'interface 90 comprend également des moyens de communication adaptés à transmettre les données d'alertes par téléphone, Internet ou réseau similaire. Avantageusement, des mesures sont effectuées par l'automate sur différents éléments du dispositif. En particulier, ces mesures de divers paramètres (représentées sur la figure 2 par des flèches sortantes F1 depuis les éléments électriques du dispositif à contrôler) sont effectuées en sortie des champs solaires 2A à 2C, en sortie des régulateurs 2A, 2B, 2C et 5, et à l'entrée des parcs de batteries 3A, 3B et 3C, pour être transmises à l'automate.

En fonction des mesures effectuées et analysées par l'automate 9, celui-ci transmet des ordres de commande (représentés par les flèches F2) aux interrupteurs 6A, 6B et 6C et aux actionneurs 7A, 7B et 7C.

Chaque interrupteur 6A, 6B et 6C respectif est contrôlable indépendamment et est apte à être ouvert afin de déconnecter le parc de batteries des autres éléments du dispositif. En fonctionnement normal, l'interrupteur est fermé, tandis qu'il est ouvert en cas de dysfonctionnement détecté par l'automate 9 ou de test à réaliser en vue d'un diagnostic de panne. De préférence, chaque interrupteur 6A à 6C est un relais monostable.

Selon l'invention, en fonction des informations reçues par l'automate 9 relatives aux régulateurs 2A à 2C et aux parcs de batteries 3A à 3C, la commande des interrupteurs 6A, 6B et 6C est réalisée. Le but des interrupteurs 6A à 6C est, tel qu'indiqué précédemment, d'isoler respectivement chacun des parcs de batteries en cas de panne de tout ou partie d'un parc de batteries, afin que le parc défectueux n'entraîne pas le déchargement des autres parcs agencés en parallèle. Un opérateur pourra ensuite intervenir sur le parc défectueux.

On entend par panne, une casse du parc ou de l'une des batteries du parc ou bien son vieillissement important. Le parc ne joue alors plus son rôle de stockage d'énergie ou voit sa capacité de stockage réduite. En cas de vieillissement, la détection se fait par la connaissance de la résistance électrique du parc, qui est alors augmentée.

En cas de casse, la détection est obtenue au niveau du circuit électrique du parc qui se trouve court-circuité (ouvert).

Afin de détecter de telles anomalies, on mesure la tension et le courant aux bornes 30A, 30B et 30C de chacun des parcs pour les comparer à des valeurs caractéristiques. A cette fin, l'espace d'une courte durée (temps de mesure et analyse de l'automate), on déconnecte l'ensemble des parcs de batteries sauf celui qui est à tester, son état étant donc contrôlé en mesurant les paramètres de courant et de tension. Si généralement, le principe des tests par un automate est effectué en continu, ce n'est pas le cas pour les parcs de batteries qui, en raison de leur fonction de stockage d'énergie arrivant en continue, ne peuvent pas être déconnectés à tous instants de la journée. Aussi, chaque parc de batteries subit préférentiellement un seul test par jour (pas au même instant pour chacun des parcs), et lorsque l'énergie lumineuse est à son maximum dans la journée.

Plus particulièrement, le vieillissement d'un parc est détecté par le contrôle de la résistance électrique : en mesurant la chute de tension et le courant aux bornes de chaque parc ; en calculant leur rapport (tension/courant) pour déterminer une résistance électrique dont la valeur est corrigée en fonction de la température, du régime du courant et de l'état de charge d'un parc , l'état de charge étant défini par la tension de la batterie à l'arrêt ; en comparant la valeur corrigée obtenue de la résistance à une valeur caractéristique définie pour le parc installé, par exemple 0,16 Ohm.

Une augmentation de la résistance calculée sur la base des mesures (valeur corrigée de la résistance mesurée) de 50% au-dessus de la valeur caractéristique indique le besoin de changer le parc de batteries.

La casse d'un parc de batteries est détectée dans les cas suivants : - lorsque la tension aux bornes du parc est nulle ; ou - lorsqu'aucun courant n'entre ou ne sort du parc.

Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comporte au moins un régulateur suppléant 5, indépendant des régulateurs principaux 2A à 2C associés à chacun des champs solaires. Le régulateur suppléant 5 est du même type que chacun des régulateurs principaux.

Le régulateur suppléant 5 a pour but de prendre le relais lors d'un dysfonctionnement d'un régulateur principal. A cet effet, le dispositif comporte des actionneurs 7A, 7B, et 7C qui sont respectivement associés aux régulateurs principaux 2A, 2B et 2C.

Chaque actionneur est connecté en amont, à un champ solaire et en aval, d'une part à la borne d'entrée 20A, 20B, 20C du régulateur principal associé, et d'autre part, à la borne d'entrée 50 du régulateur suppléant 5.

En fonctionnement normal, chaque actionneur est fermé entre le champ solaire et le régulateur principal qui lui sont associés. En cas de dysfonctionnement détecté sur l'un des régulateurs principaux 2A, 2B et 2C, le circuit s'ouvre au niveau du régulateur principal défaillant et l'actionneur bascule pour fermer le circuit électrique sur le régulateur suppléant 5. Le régulateur principal déconnecté peut être remplacé, réparé, tandis que s le régulateur suppléant a pris le relais dans la gestion du parc de batteries et du champ solaire associés initialement au régulateur défaillant. Généralement deux types de pannes peuvent se présenter sur un régulateur principal : 10 soit le régulateur ne laisse plus passer le courant issu du champ solaire qui lui est associé et par conséquent ne participe plus à la charge des parcs de batteries ; soit le régulateur ne met plus en oeuvre la limitation de charge des parcs de batteries. 15 Aussi, pour détecter une défaillance d'un régulateur, la valeur du courant aux bornes du régulateur est transmise à l'automate 9 qui analyse sa cohérence. Si le régulateur ne laisse plus passer le courant, la valeur mesurée du 20 courant sera nulle. Toutefois, cet état peut soit correspondre à une panne réelle du régulateur, soit le régulateur fonctionne mais ne laisse pas passer le courant car l'ensemble du parc de batteries peut s'avérer être trop chargé. Aussi, fait-on deux vérifications ; on s'assure que l'ensemble des parcs n'est pas trop chargé mais qu'au contraire il y a un problème au 25 niveau de la charge, le parc étant moins chargé qu'il ne devrait l'être, et on outre on vérifie que le courant ne passe plus en basculant le champ solaire associé au régulateur défectueux sur le régulateur suppléant. Ainsi : - On mesure la tension aux bornes de l'ensemble des parcs de 30 batteries (en sortie du dispositif de stockage 4, c'est-à-dire au niveau de la sortie d'utilisation du dispositif). En fonction de la tension de charge de référence de l'ensemble des parcs,par exemple l'ensemble des parcs étant donné pour 12 V, si la tension mesurée est inférieure à la tension de charge de référence, c'est-à- dire pour l'exemple, est inférieure à 12 V, cela signifie que la charge des parcs ne se fait pas. Par conséquent, on en déduit que l'absence de passage de courant est bien liée à une panne du régulateur. La confirmation de la défaillance du régulateur principal est obtenue lorsqu'en connectant le régulateur suppléant à la place, un courant de charge passe alors que l'ensemble des parcs est insuffisamment chargé. L'actionneur reste basculé, le régulateur suppléant ayant pris la place du régulateur principal en panne. Après changement de ce dernier, l'automate sera informé (via une interface d'utilisateur) pour piloter le basculement de l'actionneur et reconnecter le champ solaire au nouveau régulateur principal. La seconde configuration de panne est lorsque le régulateur ne ne gère plus la limitation de charge des parcs de batteries, le régulateur laisse passant le courant de charge vers l'ensemble des parcs alors que celui-ci est trop chargé. Par exemple, si la tension aux bornes du régulateur est à plus de 16V, alors que l'ensemble des parcs de batteries est donné pour 12 V, cela signifie que l'ensemble des parcs est trop chargé et que le régulateur ne joue plus son rôle. La confirmation de la défaillance du régulateur principal est obtenue lorsqu'en connectant le régulateur suppléant à la place, le courant de charge est bloqué. La connexion électrique reste fermée sur le régulateur suppléant tant que le régulateur principal n'a pas été changé. Une fois remplacé, ce dernier est connecté au champ solaire associé, l'actionneur ayant été basculé.

Des tests sont par conséquent régulièrement effectués sur les régulateurs principaux (une fois par jour par exemple), mais sont également réalisés sur le régulateur suppléant 5 ((une fois par jour) sur le même principe que décrit ci-dessus, en ayant au préalable connecté ledit régulateur suppléant à l'un des champs solaires, tandis que le régulateur principal associé à ce champ solaire a été déconnecté. Tel que déjà exprimé, l'automate programmable 9 gère selon l'invention, l'ensemble du dispositif et agit sur les actionneurs 7A à 7C et les interrupteurs 6A et 6C en cas de dysfonctionnement détectés sur les éléments constitutifs du dispositif. Outre les mesures faites aux bornes desdits parcs de batteries et régulateurs, l'automate contrôle également : le niveau de production des champs solaires par rapport à un niveau attendu ; et la cohérence des valeurs d'entrées reçues par ledit automate.

Le contrôle du niveau de production des champs solaires est réalisé par exemple de la manière suivante : Le courant en provenance d'un champ solaire est mesuré au niveau du régulateur principal qui lui est associé pendant une durée prédéfinie. La mesure est par exemple réalisée à l'aide d'un composant tel qu'un shunt de courant (résistance calibrée pour fournir 100 mV avec un courant prédéfini). En variante, cette mesure pourrait être faite via une bobine si le champ solaire délivre un courant de bien plus grande valeur. Ces composants de mesure utilisés présentent l'avantage d'être simples de mise en oeuvre et robustes.

Cette valeur est transmise à l'automate 9 et est comparée à une valeur de seuil prédéfinie. Si le courant maximum arrivant du champ solaire durant la durée prédéfinie est inférieur à la valeur seuil, alors cette diminution de la production détectée engendre une alerte au niveau de l'automate, car considérée comme le signe d'une défaillance au niveau des panneaux photovoltaïques. La défaillance présente un degré de gravité qui est fonction des valeurs prédéfinies de la durée de mesures et du courant de seuil. En effet, le niveau d'alerte est différent selon que le degré de défaillance entraîne une conséquence rédhibitoire ou non pour le rendement du dispositif. Par exemple, la présence de poussières ou d'une casse partielle des panneaux photovoltaïques aura pour conséquence une diminution de la production du champ qui sera comparée à une valeur seuil de courant correspondant à 60% du courant à puissance maximale du champ solaire (par exemple 12 A) et pour une durée prédéfinie de dix jours. Ainsi, si la valeur mesurée du courant aux bornes du champ solaire est inférieure à 12 A pendant dix jours, l'automate génère une alerte. L'opérateur agira pour nettoyer ou remplacer le panneau défaillant. Dans le cas d'un vol ou d'une casse importante des panneaux photovoltaïques, la valeur de seuil du courant est définie par exemple à 10% du courant de la puissance maximale du champ solaire, telle que 2 A, et la durée prédéfinie est de cinq jours. Ainsi, si la valeur mesurée du courant aux bornes du champ solaire est inférieure à 2A pendant cinq jours, l'alerte sera donnée par l'automate, car signifiant un arrêt proche de la production. L'opérateur prendra les mesures nécessaires pour changer les panneaux photovoltaïques défectueux.

Concernant le contrôle en elle-même de la fiabilité de l'automate, une analyse est effectuée par l'automate sur la cohérence des valeurs d'entrées qu'il reçoit. Si les valeurs d'entrées sont aberrantes, par exemple une entrée est destinée à mesurer une valeur entre 0 et 30 A alors que l'information reçue par ledit automate est de 50A, une alerte est générée. L'opérateur arrêtera l'automate pour l'examiner. Enfin, le dispositif de l'invention prévoit un composant externe à l'automate 9, tel qu'un relais temporisé 91 qui contrôle le fonctionnement en tant que tel de l'automate. Ainsi, si le relais n'est pas actionné par l'automate durant une certaine période, par exemple une journée, cela signifie que l'automate ne fonctionne plus. Le bloc d'interface 90 en liaison électrique directe avec le relais fait état d'une alerte. L'automate sera alors changé.

Si la figure 2 illustre le dispositif de manière générale selon une redondance des éléments techniques pour une pluralité de champs solaires, ici au moins trois, tandis que la figure 3 illustre une configuration minimale de l'invention pour un unique champ solaire combiné à un nombre réduit d'interrupteurs. Sur la figure 3 n'a pas été représenté l'automate programmable. Le dispositif de la figure 3 convient par exemple pour fournir un générateur électrique dit de petite taille, tel que le champ solaire utilise des panneaux photovoltaïques ayant une puissance inférieure à 800 Wc (Watt crête). A cet effet, le dispositif comprend par exemple un champ solaire 1A de quatre panneaux photovoltaïques délivrant chacun une puissance de 80 Wc, un actionneur du type relais inverseur 7A, un régulateur principal 2A, un régulateur suppléant 5, deux parcs de batteries 3A et 3B combinées à un interrupteur 6A agencé en interface entre la ligne de distribution 8 (plus particulièrement sur la ligne de distribution) et les deux parcs de batteries, l'interrupteur étant relié au régulateur principal et au régulateur suppléant. En fonctionnement normal, l'ensemble des parcs de batteries 3A et 3B est alimenté par le régulateur principal 2A, l'actionneur étant fermé sur la liaison électrique le reliant au premier parc de batteries 2A et le régulateur suppléant étant déconnecté du champ solaire 1A. L'interrupteur 6A peut être actionné pour déconnecter les deux parcs de batteries en cas d'un parc défectueux. Dans ces conditions, le régulateur principal 2A reste uniquement relié au premier parc de batteries 3A, tandis que le régulateur suppléant est relié au second parc de batteries 3B. Pour fonctionner sur le seul parc de batteries en état, le relais inverseur 7A doit diriger l'énergie du champ solaire sur le régulateur qui est associé au parc de batteries encore en fonctionnement. 20 Par conséquent, s'il s'agit du premier parc de batteries qui est défectueux, l'interrupteur 6A est rendu ouvert tandis que l'actionneur 7A est basculé pour connecter électriquement le champ solaire 1A au régulateur suppléant 5, lui-même relié et connecté au second parc de batteries en fonctionnement. 25 En revanche, s'il s'agit du second parc de batteries qui est défectueux, l'interrupteur 6A est rendu ouvert sans basculer l'actionneur 7A, le champ solaire alimentant le régulateur principal 2A qui à son tour fournit l'énergie au premier parc 3A en fonctionnement. 10 15 30 Quant au régulateur principal, son fonctionnement est contrôlé chaque jour pour détecter très rapidement tout dysfonctionnement. Le diagnostic de panne éventuelle est réalisé tel que décrit plus haut. A un instant t de la journée, le relais inverseur 7A est actionné pour basculer la connexion du champ solaire 2A depuis le régulateur principal 2A sur le régulateur suppléant 5 afin de comparer le comportement du régulateur principal fonctionnant habituellement avec le fonctionnement du régulateur suppléant et d'en déduire éventuellement un défaut.

En cas de dysfonctionnement constaté sur le régulateur principal, l'automate agit sur l'actionneur 7A ouvrant la connexion électrique entre le champ solaire et le régulateur principal pour connecter électriquement ledit champ solaire au régulateur suppléant. L'interrupteur 6A est maintenu fermé afin que le régulateur suppléant alimente les deux parcs de batteries 3A et 3B. Le dispositif de l'invention présente donc l'avantage, en cas de défaillance d'un des éléments de la chaîne de production électrique, de continuer à fonctionner et produire de l'électricité, en attendant le remplacement de l'élément défectueux. En outre, le dispositif met en oeuvre des moyens simples et robustes d'interface (ligne de puissance électrique en cuivre, relais) et de mesure.

Claims (12)

1. REVENDICATIONS1. Dispositif de production d'électricité comportant au moins un champ solaire (1A), au moins deux parcs de batteries (3A, 3B) formant un dispositif de stockage d'électricité, et au moins un régulateur principal (2A) relié en amont au champ solaire et en aval aux parcs de batteries, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un régulateur suppléant (5) ; au moins un actionneur (7A) relié d'une part au champ solaire et d'autre part au régulateur principal et au régulateur suppléant, l'actionneur étant apte à être commandé pour shunter la connexion entre le champ solaire et son régulateur principal et connecter le champ solaire au régulateur suppléant ; des moyens de distribution de puissance électrique (8) sous forme d'une ligne de distribution à laquelle sont reliés ledit au moins régulateur principal (2A) et ledit au moins régulateur suppléant (5), et lesdits au moins deux parcs de batteries (3A, 3B) ; au moins un interrupteur (6A) agencé en interface entre la ligne de distribution et au moins l'un des parcs de batteries, l'interrupteur étant apte à être ouvert pour déconnecter le parc de batteries de la ligne de distribution.
2. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de pilotage (9) aptes à contrôler de l'interrupteur (6A) et l'actionneur (7A).
3. 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend un champ solaire (1A), un régulateur principal (2A) et un régulateur suppléant (5), un actionneur (7A) relié au champ solaire et aux deux régulateurs principal et suppléant, deux parcs de batteries (2A, 2B), et un interrupteur (6A) agencé sur la ligne commune dedistribution (8) à laquelle est connecté en amont les deux régulateurs (2A, 5) et en aval les deux parcs de batteries (2A, 2B), l'interrupteur (6A) étant situé entre les deux parcs agencés en parallèle.
4. 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte (Nx1 /N) champs solaires, (Nx1 /N) actionneurs, au moins ((N+1)/N) régulateurs, (Mx1 /M) interrupteurs, et (Mx1 /M) parcs de batteries.
5. 5. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à chaque champ solaire (1A, 1B, 1C) est associé un seul régulateur principal (2A, 2B, 2C) et un seul actionneur d'interface (7A, 7B, 7C), et en ce qu'à chaque parc de batteries (3A, 3B, 3C) est associé un interrupteur d'interface (6A, 6B, 6C) agencé entre ledit parc et la ligne de distribution commune (8).
6. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les actionneurs (7A, 7B, 7C) sont des relais inverseurs.
7. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ou les interrupteurs (6) sont constitués de relais monostables.
8. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle et de pilotage centralisés (9) du type automate programmable.
9. 9. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de contrôle (91) du fonctionnement des moyens de contrôle et de pilotage centralisés (9) tels qu'un relais temporisé.
10. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il comporte un bloc d'interface associé au système de contrôle centralisé (9), ce bloc d'interface comportant des moyens d'affichage lumineux du type LED et/ou un écran LCD, et/ou des moyens d'alerte sonores.
11. 11. Procédé de contrôle du fonctionnement d'un dispositif de production d'électricité selon l'une quelconque des revendications précédentes comprenant un système centralisé de contrôle (9), caractérisé en ce qu'il consiste à générer des alertes de dysfonctionnement d'un champ solaire, et/ou d'un régulateur, et/ou d'un parc de batteries, et/ou du système en lui-même.
12. 12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend des étapes de contrôle du niveau de production attendu pour chaque champ solaire, de contrôle de la tension et du courant pour chaque parc de batteries, de contrôle du courant aux bornes de chaque régulateur principal par comparaison avec des mesures aux bornes du régulateur suppléant, de contrôle de la cohérence des valeurs d'entrées du système de contrôle.