FR2982373A1 - Dispositif d'aide a la maintenance d'une installation photovoltaique. - Google Patents
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Abstract
Dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque (1), l'installation photovoltaïque comprenant : - au moins un panneau photovoltaïque (4) comportant deux sorties électriques, - un circuit de collecte (3) par les sorties électriques, et - un onduleur (7), caractérisé en ce qu'il comporte : - un module individuel (20) pour chaque panneau photovoltaïque (4), apte à faire varier au moins un paramètre électrique aux sorties du panneau photovoltaïque (4), et - un module de surveillance (6) commun aux panneaux photovoltaïques (4) de l'installation (1), comprenant : * des moyens de commande (61) de chaque module individuel (20), * des moyens de mesure (62) en un point du circuit de collecte (3), et * des moyens de traitement (63) aptes à déterminer un panneau photovoltaïque (4) défectueux en commandant, des modules individuels (20) pour faire varier le au moins un paramètre électrique et en analysant les variations des paramètres mesurées.
Description
DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention est relative à un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque.
L'invention concerne également un procédé d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque. ETAT DE LA TECHNIQUE Les panneaux solaires photovoltaïques sont des générateurs transformant l'énergie solaire lumineuse en tension continue. Ils sont généralement constitués de cellules ou films photosensibles constituant une ou plusieurs jonctions semi-conductrices. Au niveau de chaque cellule, l'excitation de ces jonctions par les photons libère des électrons qui sont ensuite collectés au travers de conducteurs. Plusieurs de ces cellules sont mises en série/parallèle, puis encapsulées dans une structure verre-verre ou verre-support. On obtient ainsi un générateur solaire de quelques dizaines de volts, présentant une puissance crête de quelques dizaines à centaines de watts. Les panneaux sont livrés en dimensions de l'ordre du m2. La figure 1 représente schématiquement une installation photovoltaïque 1 selon l'état de l'art. Une telle installation comprend plusieurs panneaux photovoltaïques 4 connectés chacun d'un boitier de jonction 2. Chaque boitier de jonction 2 comprend des diodes de pontage et présente en sortie deux câbles, un par polarité, dotés de connecteurs normalisés. Les panneaux photovoltaïques 4 sont connectés en série via un 30 circuit de collecte 3 au panneau photovoltaïque 4 qui sert de circuit de collecte. Le circuit de collecte 3 connecte entre elles les sorties des boitiers de jonction 2, afin d'obtenir la plus grande tension possible compatible avec la tenue diélectrique basse tension de ces dispositifs (1000V) ainsi qu'avec les plages d'entrée des autres composants de l'installation photovoltaïque 1. Les installations photovoltaïques 1 sont généralement installées sur toiture, ombrières ou autre supports. Les circuits électriques de collecte 3 sont complétés par des dispositifs parafoudres ou de sectionnement, voire de protection fusible ou magnétothermique permettant d'isoler les panneaux photovoltaïques 4.
L'installation photovoltaïque 1 ainsi constituée, d'une puissance de quelques dizaines à quelques centaines de kW, comprend en outre un onduleur 7 ou convertisseur courant continu/courant alternatif. L'onduleur 7 est connecté au circuit de collecte 3. Le convertisseur 7 transforme l'énergie collectée sous forme de courant continu, en courant alternatif propre à être utilisé, permettant ainsi sa réinjection dans le réseau de distribution électrique ou son stockage par le biais de batteries, ou encore son utilisation immédiate. Dans le cadre d'installations photovoltaïques 1 tels que des centrales 20 solaires, un très grand nombre de panneaux photovoltaïques 4 sont interconnectés afin de fournir une puissance électrique importante. Ce type d'installation peut contenir plusieurs milliers, voire dizaines de milliers de panneaux photovoltaïques 4. La puissance électrique de sortie fournie par une installation dépend 25 directement du bon fonctionnement de chaque panneau photovoltaïque 4 qui la constitue. En effet, une diminution de la puissance de sortie d'un petit nombre de panneaux photovoltaïques 4 peut réduire de façon conséquente la puissance électrique fournie par l'installation photovoltaïque 1 au réseau électrique. La puissance électrique fournie par un panneau photovoltaïque 4 30 ou un ensemble de panneaux photovoltaïques 4 peut en effet être réduite par un ombrage, de la poussière, de l'eau, l'accumulation de débris sur la surface des panneaux photovoltaïques 4, ou encore le vieillissement des panneaux photovoltaïques 4. Le fonctionnement optimal de telles installations photovoltaïques 1 demande donc des opérations de maintenance, d'autant plus lourdes que le 5 nombre de panneaux photovoltaïques 4 est élevé. La puissance électrique de sortie produite par une installation photovoltaïque 1 peut être surveillée afin de détecter si un ou plusieurs panneaux photovoltaïques 4 de l'installation photovoltaïque 1 présentent 10 des dysfonctionnements ou produisent une puissance anormalement faible. Quand une baisse anormale de la puissance électrique produite par l'installation est détectée, il est primordial de pouvoir localiser le ou les panneaux photovoltaïques 4 qui en sont à l'origine. Cependant, les panneaux photovoltaïques 4 sont combinés les uns 15 aux autres pour former des chaînes, et il devient difficile d'identifier le ou les panneaux photovoltaïques 4 qui sont à l'origine d'une diminution de production. Plus l'installation photovoltaïque 1 comporte un nombre important de panneaux photovoltaïques 4, plus la localisation des panneaux photovoltaïques 4 défectueux devient essentielle dans le cadre d'une 20 amélioration des opérations de maintenance de l'installation photovoltaïque 1, notamment pour diminuer la durée de ces opérations. Un panneau photovoltaïque 4 est considéré comme défectueux si certains de ses paramètres électriques s'écartent sensiblement de 25 paramètres de fonctionnement nominal. Des dispositifs et procédés de détection des panneaux photovoltaïques 4 défectueux existent. Ils consistent à équiper chaque panneau photovoltaïque 4 d'un module électronique apte à : - mesurer des paramètres électriques du panneau photovoltaïque 30 4, - analyser les paramètres électriques mesurés, et - transmettre un signal d'alarme si au moins un des paramètres mesurés se situe hors d'une plage de tolérance. Les dispositifs de détection comprennent en outre un dispositif de supervision auquel est transmis le signal, permettant la mise en oeuvre d'une opération de maintenance. Le document US2009/0207543 décrit un dispositif de détection qui utilise des boitiers de contrôle. Les boitiers de contrôle détectent tout défaut des panneaux photovoltaïques 4 et permettent d'isoler tout panneau photovoltaïque 4 défectueux d'une installation photovoltaïque 1.
Le brevet W02011/028457 décrit un dispositif disposant d'une commande à distance depuis un poste central. La commande à distance permet de connecter ou de déconnecter à distance des panneaux photovoltaïques 4 d'une chaîne de panneaux photovoltaïques 4, afin de réduire la tension aux bornes de la chaîne. Le dispositif décrit comprend donc un module électronique dédié pour chaque panneau photovoltaïque 4, dont l'alimentation peut être réalisée par une source auxiliaire en complément des panneaux photovoltaïques 4. De tels dispositifs nécessitent la présence d'un ou de plusieurs capteurs dédiés à chaque panneau photovoltaïque, et nécessitent par conséquent un organe opérant pour chaque module. De tels dispositifs nécessitent en outre un dispositif de traitement élaboré impliquant la mémorisation d'un historique de la production de chaque panneau photovoltaïque, afin de pouvoir différencier une baisse de production temporaire, ce qui peut être dû par exemple à un nuage, d'une baisse de production due à une défaut. De tels dispositifs nécessitent également un émetteur de signal d'alarme pour chaque panneau photovoltaïque 4. PRESENTATION DE L'INVENTION L'invention propose de remédier à au moins un des inconvénients de l'art antérieur. 2 982 3 73 5 A cet effet, on propose un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque, l'installation photovoltaïque comprenant : au moins un panneau photovoltaïque comportant deux sorties électriques, 5 un circuit de collecte de la puissance produite par chaque panneau photovoltaïque par les deux sorties électriques propres à chaque panneau photovoltaïque, et - un onduleur, le dispositif comportant : 10 un module individuel pour chaque panneau photovoltaïque, apte à faire varier au moins un paramètre électrique aux sorties du panneau photovoltaïque, et - un module de surveillance commun aux panneaux photovoltaïques de l'installation, comprenant : 15 ^ des moyens de commande aptes à commander de façon indépendante chaque module individuel du dispositif, ^ des moyens de mesure du au moins un paramètre électrique en un point du circuit de collecte, et 20 ^ des moyens de traitement aptes à déterminer un panneau photovoltaïque défectueux en commandant, par les moyens de commande, des modules individuels du dispositif pour faire varier le au moins un paramètre électrique et en analysant les variations des paramètres 25 mesurées. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : le au moins un paramètre électrique est mesuré par le module 30 de surveillance en entrée de l'onduleur, - le au moins un paramètre électrique comprend l'intensité du courant et le module individuel de chaque panneau photovoltaïque est apte à relier les sorties électriques du panneau photovoltaïque afin de les court-circuiter, - chaque module individuel comprend : ^ un connecteur permettant de connecter lesdites sorties électriques du panneau photovoltaïque, le connecteur comprenant un interrupteur avec une première position « passive » pour court-circuiter les sorties électriques du panneau photovoltaïque et une deuxième position « active » pour interrompre le court-circuit des sorties électriques du panneau photovoltaïque, ^ des moyens de commande locale permettant à l'interrupteur de se déplacer de sa position « passive » vers sa position « active », des moyens de commande locale étant contrôlé par les moyens de commande du module de surveillance, - le module individuel est commandé par un courant porteur en ligne et adressable, ledit courant porteur étant issu des moyens de commande du module de surveillance, - chaque module individuel est situé entre : ^ le panneau photovoltaïque correspondant, le panneau photovoltaïque comportant deux bornes électriques, et ^ les deux sorties électriques, chacune des bornes électriques étant connectée à une sortie électrique respective lors du fonctionnement normal du circuit de collecte, chaque module individuel comprenant : ^ un premier commutateur agencé entre les bornes électriques et pouvant être contrôlé pour adopter une première position dans laquelle les bornes électriques sont reliées entre elles, court-circuitant ainsi le panneau photovoltaïque, et ^ un deuxième commutateur agencé entre les sorties électriques et pouvant être contrôlé pour adopter une première position dans laquelle les sorties électriques sont reliées entre elles court-circuitant ainsi le circuit de collecte, ^ des moyens de commande locale des premier et deuxième commutateurs comprenant des moyens de détection d'un signal de fonctionnement issu des moyens de commande du module de surveillance, les moyens de commande locale des premier et deuxième commutateurs étant aptes à positionner le deuxième commutateur en première position selon que les moyens de détection détectent ou non le signal de fonctionnement.
L'invention décrit en outre une installation photovoltaïque comprenant : - au moins un panneau photovoltaïque comportant deux sorties électriques, - un circuit de collecte de la puissance produite par chaque panneau photovoltaïque par deux sorties électriques propres à chaque panneau photovoltaïque, et - un onduleur, - un dispositif d'aide à la maintenance de ladite installation photovoltaïque tel que décrit ci-avant, le dispositif comportant : ^ un module individuel pour chaque panneau photovoltaïque, et ^ un module de surveillance commun aux panneaux photovoltaïques de l'installation photovoltaïque. 30 L'invention décrit en outre un procédé d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque comprenant : - plusieurs panneaux photovoltaïques comportant chacun deux sorties électriques, - un circuit de collecte de la puissance produite par chaque panneau photovoltaïque par les deux sorties électriques propres à chaque panneau photovoltaïque, et un onduleur, au cours du procédé : on recherche les panneaux photovoltaïques défectueux en analysant les panneaux photovoltaïques de l'installation photovoltaïque suivant un algorithme de tri, et - lorsqu'on analyse un panneau photovoltaïque: ^ on fait varier au moins un paramètre électrique du panneau photovoltaïque, et ^ on mesure la variation dudit au moins un paramètre électrique en un point du circuit de collecte, ledit point étant commun aux mesures des analyses des différents panneaux photovoltaïques, ^ on analyse la mesure par rapport à une plage de valeurs et on identifie ou non le panneau photovoltaïque comme défectueux. L'invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises seules ou en une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles : - le tri est mis en oeuvre suivant un algorithme de tri par comparaison ou de tri balayage, ou de tri fusion, - le au moins un paramètre électrique comprend l'intensité du courant du circuit de collecte que l'on fait varier en reliant les deux sorties électriques du panneau photovoltaïque analysé, et que l'on mesure en entrée de l'onduleur.30 PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront encore de la description qui suit, laquelle est purement illustrative et non limitative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1, déjà commentée, représente schématiquement une installation photovoltaïque selon l'art antérieur, - la figure 2 représente schématiquement une installation photovoltaïque comprenant un dispositif d'aide à la maintenance selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 3 représente schématiquement un module individuel d'un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 représente schématiquement une installation photovoltaïque comprenant un dispositif d'aide à la maintenance selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, - la figure 5 représente schématiquement un module individuel d'un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque selon un deuxième mode de réalisation de l'invention, et - les figures 6 à 8 représentent schématiquement chacune un panneau photovoltaïque comportant un module individuel d'un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque selon des modes de réalisation alternatifs de l'invention.
Sur l'ensemble des figures, les éléments similaires portent des références numériques identiques. Les tables 1 et 2 décrivent deux exemples de mise en oeuvre d'algorithmes de tri au cours d'un procédé selon un mode de réalisation de l'invention.30 Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé d'aide à la maintenance d'installation photovoltaïque qui ne présente pas certains des inconvénients de l'art antérieur cités ci-avant. Un objectif de l'invention est de proposer un dispositif et un procédé d'aide à la maintenance d'installation photovoltaïque apte à surveiller les panneaux photovoltaïques de l'installation qui soit fiable et économiquement viable.
DESCRIPTION DETAILLEE Premier exemple d'installation photovoltaïque selon l'invention La figure 2 représente schématiquement une installation photovoltaïque 1 comprenant un dispositif d'aide à la maintenance. L'installation photovoltaïque 1 comprend au minium un panneau photovoltaïque 4, ou plusieurs panneaux photovoltaïques 4. Une installation photovoltaïque 1 peut comprendre trente panneaux photovoltaïques 4 ou plus. Les panneaux photovoltaïques 4 sont câblés en série par un circuit de collecte 3 par deux sorties électriques 31 et 32 propres à chaque panneau photovoltaïque 4, ce qui permet d'additionner la puissance de sortie de chaque panneau photovoltaïque 4. Le circuit de collecte 3 est connecté à une entrée d'un onduleur 7 qui prend donc en entrée la somme des puissances fournies par chaque panneau photovoltaïque 4 et rend en sortie une puissance électrique de sortie. Le dispositif d'aide à la maintenance comporte un module individuel 20 pour chaque panneau photovoltaïque 4. Le module individuel 20 est apte à faire varier au moins un paramètre électrique aux sorties 31 et 32 du 30 panneau photovoltaïque 4.
Le au moins un paramètre électrique peut comprendre l'intensité du courant. Le module individuel 20 peut être alors apte à relier les sorties électriques 31 et 32 du panneau photovoltaïque 4 afin de les court-circuiter.
La figure 3 représente schématiquement un module individuel 20 d'un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque 1. Le module individuel 20 comprend un connecteur 201 permettant de connecter lesdites sorties électriques 31 et 32 du panneau photovoltaïque 4. Le connecteur 201 comprend un interrupteur avec une première position « passive » pour court-circuiter les sorties électriques 31 et 32 du panneau photovoltaïque 4 et une deuxième position « active » pour interrompre le court-circuit des sorties électriques 31 et 32 du panneau photovoltaïque 4. Il est entendu que le connecteur 201 peut être réalisé par l'association en parallèle d'un relais électromécanique et d'un semi-conducteur, le contrôle de ce dernier se faisant pour éliminer tout arc électrique. Le module individuel 20 comprend en outre des moyens de commande locale 203 permettant à l'interrupteur de se déplacer de sa position « passive » vers sa position « active ». Les moyens de commande locale 203 peuvent être un circuit de commande locale comprenant des connecteurs et des relais. Les moyens de commande locale 203 sont contrôlés par un circuit de commande commune 33. Le dispositif d'aide à la maintenance comporte en outre un module de surveillance 6 commun aux panneaux photovoltaïques 4 de l'installation 1. Le module de surveillance 6 comprend des moyens de commande 61 aptes à commander de façon indépendante chaque module individuel 20 du dispositif. Les moyens de commande 61 peuvent en particulier contrôler les moyens de commande locale 203 par le circuit de commande commune 33 qui relie les moyens de commande 61 à tous les moyens de commande locale 203. Les moyens de commande 61 peuvent être un circuit de commande. Le module de surveillance 6 comprend également des moyens de mesure 62 du au moins un paramètre électrique en un point du circuit de collecte 3. La mesure peut se faire en entrée de l'onduleur 7. Les moyens de mesure 62 peuvent être un module de mesure propre au paramètre électrique mesurer. Les moyens de mesure 62 peuvent être ou comprendre un ampèremètre. Le module de surveillance comprend en outre des moyens de traitement 63 aptes à déterminer un panneau photovoltaïque 4 défectueux. Les moyens de traitement 63 peuvent en commandant, par le biais des moyens de commande 61, des modules individuels 20 du dispositif d'aide. Les modules individuels 20 font alors varier le au moins un paramètre électrique. Les moyens de traitement 63 analysent ensuite les variations des paramètres mesurées par les moyens de mesure 62. Deuxième exemple d'installation photovoltaïque selon l'invention La figure 4 représente schématiquement une installation photovoltaïque 1 comprenant un dispositif d'aide à la maintenance. Le dispositif d'aide se différencie du dispositif décrit ci-avant en ce que le module individuel 20 est commandé par un courant porteur en ligne et adressable. Le courant porteur est issu des moyens de commande 61 du module de surveillance 6. Le courant porteur circule dans le circuit de collecte 3. Le dispositif ne présente pas de circuit de commande commune 33. La figure 5 représente schématiquement le module individuel 20 correspondant à ce dispositif d'aide. Un tel module individuel 20 est positionné entre le panneau photovoltaïque 4 correspondant et le circuit de collecte 3. Le module individuel 20 comprend un circuit électronique qui est situé dans un boitier de jonction 2.
Le panneau photovoltaïque 4 comprend une première borne électrique 41, et une deuxième borne électrique 42. Les deux bornes électriques 41 et 42, qui peuvent être des bornes électriques de puissance, sont connectées au module individuel 20. Le circuit de collecte 3 comprend une première sortie électrique 31 et une deuxième sortie électrique 32. Les deux sorties électriques 31 et 32 sont connectées au module individuel 20. Le module individuel 20 comprend des premiers moyens de connexion 4131 électrique aptes à connecter la première borne électrique 41 du panneau photovoltaïque 4 avec la première sortie électrique 31 du circuit de collecte 3. De même, le module individuel 20 comprend des deuxièmes moyens de connexion 4232 électrique aptes à connecter la deuxième borne électrique 42 du panneau photovoltaïque 4 avec la deuxième sortie électrique 32 du circuit de collecte 3. Ainsi chacune des bornes électriques 41, respectivement 42, sont connectées à une sortie électrique 31, respectivement 32, lors du fonctionnement normal du circuit de collecte 3, c'est-à-dire lorsque le circuit de collecte 3 collecte l'énergie produite par le panneau photovoltaïque 4. Les premier et deuxième moyens de connexion électrique 4131 et 4232 peuvent être des connecteurs.
Par la suite, on désignera par l'amont, respectivement par l'aval, d'un élément du circuit électronique du module individuel 20 la partie du circuit électronique située entre cet élément et le panneau photovoltaïque 4, respectivement entre cet élément et le circuit de collecte 3.
Le module individuel 20 comprend un premier commutateur 201 agencé entre les bornes électriques 41 et 42, et apte à prendre : - une première position, dite position « fermée », dans laquelle les bornes électriques 41 et 42 sont reliées entre elles, court-circuitant ainsi le panneau photovoltaïque 4, et - une deuxième position, dite position « ouverte », dans laquelle le panneau photovoltaïque n'est pas court-circuité.
Le premier commutateur 201 est monté en parallèle du panneau photovoltaïque 4. Le premier commutateur 201 présente une première borne et une deuxième borne connectées respectivement aux premiers moyens de connexion 4131 et aux deuxièmes moyens de connexion 4232, au plus près des bornes électriques 41 et 42 du panneau photovoltaïque 4. Le premier commutateur 201 comprend ainsi un interrupteur dont les bornes sont les mêmes que les bornes électriques 41 et 42 du panneau photovoltaïque 4.
Le premier commutateur 201 peut comprendre un semi-conducteur. Le module individuel 20 comprend un deuxième commutateur 202 agencé entre les sorties électriques 31 et 32, et pouvant être contrôlé pour adopter - - une première position, dite position « passive », dans laquelle les sorties électriques 31 et 32 sont reliées entre elles, court-circuitant ainsi le circuit de collecte 3, et - une deuxième position, dite position « active », dans laquelle le circuit de collecte 3 n'est pas court-circuité.
Le deuxième commutateur 202 comprend un relais inverseur. Le relais inverseur comprend une diode positionnée le long des premiers moyens de connexion 4131. L'anode de la diode est située en aval et sa cathode en amont. Cette diode permet la décharge du circuit de collecte 3 lors du processus de court-circuitage du panneau photovoltaïque 4, particulièrement lors du positionnement du premier commutateur 201 en position « fermée ». Le relais inverseur comprend en outre un relais disposé en parallèle de la diode. Lorsque le deuxième commutateur 202 est en position « active », le relais court-circuite la diode et connecte la première borne électrique 41 et la première sortie électrique 31. Lorsque le deuxième commutateur 202 est en position « passive », le relais connecte l'anode de la diode avec la deuxième borne électrique 42 et la deuxième sortie électrique 32. Les sorties électriques 31 et 32 sont ainsi court-circuitées. Le deuxième commutateur 202 est par défaut en position « passive ». La position « active » correspond à celle où le panneau 5 photovoltaïque 4 débite sa puissance électrique dans le reste de l'installation photovoltaïque 1. Le premier commutateur 201 et le deuxième commutateur 202 sont contrôlés par des moyens de commande locale 203. Les moyens de 10 commande locale 203 comprennent un circuit de commande apte à commander le positionnement du premier commutateur 201 et du deuxième commutateur 202. Les moyens de commande locale 203 comprennent des moyens de détection 2031 d'un signal de fonctionnement d'un courant porteur dans le 15 circuit de collecte 3. Les moyens de commande locale 203 peuvent ainsi commander les relais du module individuel 20 selon ou non que les moyens de détection 2031 détectent le signal de fonctionnement. Les moyens de détection 2031 comprennent un capteur et un bloc récepteur situé dans le circuit commande des moyens de commande locale 203. Le capteur est 20 apte à capter un signal de fonctionnement émis sur le circuit de collecte 3. Une borne des moyens de commande locale 203 est connectée à la deuxième borne électrique 42 du panneau photovoltaïque 4. Le module individuel 20 comprend en outre des moyens 25 d'alimentation 204 des moyens de commande locale 203, du premier commutateur 201 et du deuxième commutateur 202. Les moyens d'alimentation 204 permettent de convertir l'énergie produite par le panneau photovoltaïque 4 lorsque ce dernier est éclairé. Les moyens d'alimentation 204 peuvent comprendre un convertisseur courant continu/courant continu 30 alimentant les moyens de commande locale 203, et pouvant comporter un moyen de stockage restituant l'alimentation aux moyens de commande locale 203 lorsque le premier commutateur 201 est en position « fermée ».
Les moyens d'alimentation 204 comprennent un bloc d'alimentation comprenant trois bornes. Une première borne du bloc d'alimentation est connectée aux premiers moyens de connexion 4131, en amont du deuxième commutateur 202 et en aval du premier commutateur 201. Une 5 deuxième borne du bloc d'alimentation est connectée à la deuxième borne électrique 42 du panneau photovoltaïque 4. Une troisième borne du bloc d'alimentation est connectée à un condensateur ou tout autre moyen de stockage temporaire connu de l'homme du métier, dont l'autre borne est connectée à la deuxième borne électrique 42 du panneau photovoltaïque 4. 10 Le module individuel 20 comprend une diode dont la cathode est connectée à la première sortie électrique 31 et dont l'anode est connectée à la deuxième sortie électrique 32. Le rôle de cette diode est normalement de court-circuiter les courants inverses pouvant résulter de défauts au niveau 15 d'autres panneaux photovoltaïques 4 de la chaîne de panneaux 4 (diode de pontage ou anti-retour). La diode peut être intégrée dans le panneau photovoltaïque 4. Exemples de panneaux photovoltaïques 20 Les figures 6 à 8 représentent schématiquement chacune un panneau photovoltaïque comportant un module individuel 20 d'un dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque intégré au panneau photovoltaïque 4 selon des modes de réalisation alternatifs de 25 l'invention. La figure 6 illustre une première possibilité d'intégration, où le module individuel 20 est directement intégré dans un boitier de jonction 2 du panneau photovoltaïque 4 au circuit de collecte 3. La figure 7 illustre une deuxième possibilité d'intégration, où le 30 module individuel 20 est placé dans un boitier individuel connectant le boitier de jonction 2 au circuit de collecte 3. Cette possibilité est adaptée au cas de panneaux photovoltaïques 4 déjà existant et ne comprenant pas de module individuel 20. Une troisième possibilité, illustrée par la figure 8, consiste à intégrer le module individuel directement à l'intérieur du panneau photovoltaïque 4, entre deux panneaux de verre 42 et 43 du panneau photovoltaïque 4, ou entre un panneau de verre 42 et un support arrière 43 du panneau photovoltaïque 4. Le panneau photovoltaïque 4 peut comprendre un logement dédié dans le support arrière. Les composants du module individuel 20 peuvent être enrobés dans un enrobage 44.
Exemple de procédé La logique de commande suit un algorithme embarqué dans les moyens de traitement 63 du module de surveillance 6 qui permet à partir 15 d'un certain nombre n de cycles, de connaitre par analyse calculatoire les paramètres électriques aux sorties électriques 31 et 32 de chacun des panneaux reliés à l'onduleur 6. A chaque cycle, les paramètres électriques de l'installation photovoltaïque 1 sont mesurés par les moyens de mesure 62 au niveau d'un point circuit de collecte 3 et mémorisés. L'ensemble des 20 mesures d'un cycle constitue un lot de données. A la fin du déroulement de l'algorithme, les moyens de traitement 63 du module de surveillance 6 possèdent en mémoire n lots de mesures. A partir de ces n lots de mesures, les moyens de traitement 63 peuvent calculer les paramètres électriques aux sorties électriques 31 et 32 de 25 chaque panneau photovoltaïque 4. Comme décrit ci-avant, le pilotage des modules individuels 20 associés à chaque panneau photovoltaïque 4 par les moyens de commande 61 peut être assuré par câblage filaire tel que le circuit de commande commune 33 ou par transmission radiofréquences ou encore 30 par un courant porteur en ligne utilisant des câbles de puissance tels que le circuit de collecte 3.
Le module individuel 20 peut mettre en court-circuit un panneau photovoltaïque 4. La variation des paramètres électriques consiste à annuler la tension aux sorties électriques 31 et 32, et à fixer le courant circulant dans le circuit de collecte 3 à sa valeur Isc de court-circuit.
Premier exemple d'algorithme de détection L'algorithme de tri balayage, illustré par la table 1, consiste à analyser séquentiellement l'ensemble des panneaux photovoltaïques 4 de l'installation photovoltaïque 1. Les panneaux photovoltaïques 4 sont court-circuités l'un après l'autre. Si le courant mesuré aux bornes de l'onduleur 7 par les moyens de mesure 62 n'est pas compris dans une certaine plage de valeurs, c'est que le panneau photovoltaïque 4 en court-circuit n'est pas en défaut ou qu'un autre panneau photovoltaïque 4 présente un défaut plus important. En revanche si le courant mesuré au niveau de l'onduleur est correct, alors le panneau en court-circuit est déclaré en défaut. Dans ce dernier cas, le panneau photovoltaïque 4 est maintenu en court-circuit et un deuxième panneau photovoltaïque 4 est court-circuité. 20 Cette procédure est réitérée jusqu'à ce que la recherche prenne fin. La recherche des panneaux photovoltaïque en défaut prend fin si tous les panneaux photovoltaïques 4 sont déclarés en défaut, ou si le courant mesuré aux sorties 31 et 32 de tous les panneaux photovoltaïques 4 de la liste restante est dans la bonne plage de valeur. 25 La table 1 décrit un exemple de mise en oeuvre de l'algorithme de tri balayage dans le cas d'un ensemble de huit panneaux photovoltaïques 4. Cet ensemble comprend trois panneaux photovoltaïques 4 défectueux. Il s'agit des panneaux photovoltaïques numérotés deux, cinq et sept. Un 30 numéro barré indique un panneau photovoltaïque 4 court-circuité. Un numéro cerclé indique un panneau photovoltaïque 4 déclaré en défaut après détection et localisation par l'algorithme de tri balayage. PV désigne un panneau photovoltaïque 4. « DSPP 'activé' » désigne un module individuel 20 court-circuitant le panneau photovoltaïque 4 correspondant. « Courant chaîne » désigne le courant mesuré par les moyens de mesure 62.
L'algorithme de tri par balayage permet de détecter plusieurs défauts dans un ensemble de panneaux photovoltaïques 4, mais la détection des défauts n'est pas « rapide » car la complexité de l'algorithme est quadratique. L'algorithme impliquera des temps de calcul long, en particulier lorsque les panneaux photovoltaïques 4 produisant les plus faibles courants sont analysés en dernier. Si N est le nombre maximum de cycles nécessaires pour que l'algorithme prenne fin, si A est le nombre de panneaux en défaut et si M est le nombre de panneaux photovoltaïques 4, alors : i=A-1 N= 1 (M - 0 i=0 Dans l'exemple décrit par la table 1, on a A = 3 ; M = 8 N = 8 + 7 + 6 = 21 Deuxième exemple d'algorithme de détection L'algorithme de tri par dichotomie, illustré par la table 2, consiste à 20 couper en deux l'espace de recherche des panneaux photovoltaïques 4 défectueux. Cet algorithme permet de minimiser le nombre de cycles nécessaire pour identifier tous les panneaux photovoltaïques 4 défectueux. La table 1 décrit un exemple de mise en oeuvre de l'algorithme de tri 25 balayage dans le cas d'un ensemble de huit panneaux photovoltaïques 4. Cet ensemble comprend trois panneaux photovoltaïques 4 défectueux. Il s'agit des panneaux photovoltaïques numérotés deux, cinq et sept. Un numéro barré indique un panneau photovoltaïque 4 court-circuité. Un numéro cerclé indique un panneau photovoltaïque 4 déclaré en défaut après détection et localisation par l'algorithme de tri balayage. PV désigne un panneau photovoltaïque 4. « DSPP 'activé' » désigne un module individuel 20 court-circuitant le panneau photovoltaïque 4 correspondant. « Courant chaîne » désigne le courant mesuré par les moyens de mesure 62. L'algorithme de tri par dichotomie permet de diminuer le nombre de 10 cycles maximum pour détecter tous les défauts par rapport à la première méthode. Si N est le nombre maximum de cycle nécessaire par dichotomie, si A est le nombre de panneaux photovoltaïques 4 en défaut et si M est le nombre de panneaux photovoltaïques 4, alors : i=A-1 N = entier_ sup [loge ( M - i=0 15 Dans l'exemple décrit par la table 2, on a A = 3 ; M = 8 N = entier_sup(log2 8) + entier_sup(log2 7) + entier_sup(log2 6) = 3 + 3 + 3 = 9 Table 1 del 2 L 4 8 123 'PV CN a) 6 123478 dék 6 5678 567812 7 3 4 8 9 234
Claims (10)
- REVENDICATIONS1. Dispositif d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque (1), l'installation photovoltaïque comprenant : - au moins un panneau photovoltaïque (4) comportant deux sorties électriques (31, 32), - un circuit de collecte (3) de la puissance produite par chaque panneau photovoltaïque (4) par les deux sorties électriques (31, 32) propres à chaque panneau photovoltaïque (4), et - un onduleur (7), caractérisé en ce qu'il comporte : - un module individuel (20) pour chaque panneau photovoltaïque (4), apte à faire varier au moins un paramètre électrique aux sorties (31, 32) du panneau photovoltaïque (4), et - un module de surveillance (6) commun aux panneaux photovoltaïques (4) de l'installation (1), comprenant : ^ des moyens de commande (61) aptes à commander de façon indépendante chaque module individuel (20) du dispositif, ^ des moyens de mesure (62) du au moins un paramètre électrique en un point du circuit de collecte (3), et ^ des moyens de traitement (63) aptes à déterminer un panneau photovoltaïque (4) défectueux en commandant, par les moyens de commande (61), des modules individuels (20) du dispositif pour faire varier le au moins un paramètre électrique et en analysant les variations des paramètres mesurées.
- 2. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le au moins un paramètre électrique est mesuré par le module de surveillance (6) en entrée de l'onduleur (7). 2 9823 73 24
- 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un paramètre électrique comprend l'intensité du courant et en ce que le module individuel (20) de chaque 5 panneau photovoltaïque (4) est apte à relier les sorties électriques (31, 32) du panneau photovoltaïque (4) afin de les court-circuiter.
- 4. Dispositif selon la revendication précédente, caractérisé en ce que chaque module individuel (20) comprend : 10 - un connecteur (201) permettant de connecter lesdites sorties électriques (31, 32) du panneau photovoltaïque (4), I e connecteur (201) comprenant un interrupteur avec une première position « passive » pour court-circuiter les sorties électriques (31, 32) du panneau photovoltaïque (4) et une 15 deuxième position « active » pour interrompre le court-circuit des sorties électriques (31, 32) du panneau photovoltaïque (4), - des moyens de commande locale (203) permettant à l'interrupteur de se déplacer de sa position « passive » vers sa position « active », des moyens de commande locale (203) 20 étant contrôlé par les moyens de commande (61) du module de surveillance (6).
- 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module individuel (20) est commandé par un courant porteur en 25 ligne et adressable, ledit courant porteur étant issu des moyens de commande (61) du module de surveillance (6).
- 6. Dispositif selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que chaque module individuel (20) est situé entre : 30 - le panneau photovoltaïque (4) correspondant, le panneau photovoltaïque (4) comportant deux bornes électriques (41, 42), et 2 982 3 73 25 - les deux sorties électriques (31, 32), chacune des bornes électriques (41, 42) étant connectée à une sortie électrique respective (31, 32) lors du fonctionnement normal du circuit de collecte (3), 5 chaque module individuel comprenant : - un premier commutateur (201) agencé entre les bornes électriques (41, 42) et pouvant être contrôlé pour adopter une première position dans laquelle les bornes électriques (41, 42) sont reliées entre elles, court-circuitant ainsi le panneau 10 photovoltaïque (4), et - un deuxième commutateur (202) agencé entre les sorties électriques (31, 32) et pouvant être contrôlé pour adopter une première position dans laquelle les sorties électriques (31, 32) sont reliées entre elles court-circuitant ainsi le circuit de collecte 15 (3), - des moyens de commande locale (203) des premier et deuxième commutateurs (201, 202) comprenant des moyens de détection (2031) d'un signal de fonctionnement issu des moyens de commande (61) du module de surveillance (6), les moyens de 20 commande locale (203) des premier et deuxième commutateurs (201, 202) étant aptes à positionner le deuxième commutateur en première position selon que les moyens de détection (2031) détectent ou non le signal de fonctionnement. 25
- 7. Installation photovoltaïque (1) comprenant : - au moins un panneau photovoltaïque (4) comportant deux sorties électriques (31, 32), - un circuit de collecte (3) de la puissance produite par chaque panneau photovoltaïque (4) par deux sorties électriques (31, 32) 30 propres à chaque panneau photovoltaïque (4), et - un onduleur (7),caractérisée en ce qu'elle comporte un dispositif d'aide à la maintenance de ladite installation photovoltaïque (1) selon l'une des revendications précédentes, le dispositif comportant : - un module individuel (20) pour chaque panneau photovoltaïque (4), et - un module de surveillance (6) commun aux panneaux photovoltaïques (4) de l'installation photovoltaïque (1).
- 8. Procédé d'aide à la maintenance d'une installation photovoltaïque (1) comprenant : - plusieurs panneaux photovoltaïques (4) comportant chacun deux sorties électriques (31, 32), - un circuit de collecte (3) de la puissance produite par chaque panneau photovoltaïque (4) par les deux sorties électriques (31, 32) propres à chaque panneau photovoltaïque (4), et - un onduleur (7), caractérisé en ce qu'au cours du procédé : - on recherche les panneaux photovoltaïques (4) défectueux en analysant les panneaux photovoltaïques (4) de l'installation photovoltaïque (1) suivant un algorithme de tri, et que - lorsqu'on analyse un panneau photovoltaïque (4) : o on fait varier au moins un paramètre électrique du panneau photovoltaïque (4), et o on mesure la variation dudit au moins un paramètre électrique en un point du circuit de collecte (3), ledit point étant commun aux mesures des analyses des différents panneaux photovoltaïques (4), o on analyse la mesure par rapport à une plage de valeurs et on identifie ou non le panneau photovoltaïque (4) comme défectueux.
- 9. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le tri est mis en oeuvre suivant un algorithme de tri par comparaison ou de tri balayage, ou de tri fusion.
- 10. Procédé selon l'une des deux revendications précédentes, caractérisé en ce que le au moins un paramètre électrique comprend l'intensité du courant du circuit de collecte (3) que l'on fait varier en reliant les deux sorties électriques du panneau photovoltaïque (4) analysé, et que l'on mesure en entrée de l'onduleur (7). 15
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