WO2007077386A2 - Circuit de conditionnement en courant d'une source au point de puissance maximum - Google Patents

Circuit de conditionnement en courant d'une source au point de puissance maximum Download PDF

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WO2007077386A2
WO2007077386A2 PCT/FR2006/051443 FR2006051443W WO2007077386A2 WO 2007077386 A2 WO2007077386 A2 WO 2007077386A2 FR 2006051443 W FR2006051443 W FR 2006051443W WO 2007077386 A2 WO2007077386 A2 WO 2007077386A2
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Christophe Delepaut
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Thales
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
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    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0016—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters
    • H02M1/0022—Control circuits providing compensation of output voltage deviations using feedforward of disturbance parameters the disturbance parameters being input voltage fluctuations

Definitions

  • the present invention relates to power sources and more specifically the operation of power sources for which the curve of the power supplied as a function of the voltage at the terminals of the source has a maximum.
  • the power supplied is maximum when the voltage has a given value. It is interesting to make the best use of the source of power - to draw maximum power - that the voltage at the terminals of the source is as much as possible equal to this given value.
  • FIG. 1 shows a graph of the current and of the power as a function of the voltage at the generator terminals, in the example of a generator formed by a series of 102 Si BSR (Back Surface Reflector) cells; such cells are available in the space industry.
  • the current supplied by the solar generator, in amperes, as well as the power delivered by the generator, in watts, has been carried along the ordinate axis; the voltage at the terminals of the generator has been carried along the abscissa axis in volts.
  • Curves 1 and 2 in FIG. 1 correspond to operation at a temperature of + 100 ° C.
  • curves 3 and 4 correspond to operation at a temperature of -100 ° C.
  • the curve 1 in FIG. 1 is a graph of the current as a function of the voltage; it shows that the current supplied by the cells decreases when the voltage exceeds a value of the order of 35 V, which is explained by a cell saturation phenomenon; curve 3 is similar, except that the saturation voltage is of the order of 75 V.
  • the curve 2 in FIG. 1 is a graph of the power supplied by the solar generator; it shows that the power supplied has a maximum, which in the example has a value of the order of 100 W and is reached for a value VO of the voltage which is of the order of 38 V.
  • the curve 4 is similar at curve 2, with values of maximum power and voltage VO respectively of the order of 200 W and 70 V.
  • the temperature can typically vary in a range of -100 0 C to + 100 0 C, in the example of a low Earth orbit.
  • the variation of temperature is even more important, the temperature being able to vary in a range from - 150 0 C to + 250 ° C.
  • the intensity of the solar radiation can vary according to the distance from the sun ; for a mission from Earth to Mars, the intensity of solar radiation can vary in a ratio of 3 to 1.
  • the aging of the generator causes the short-circuiting of certain cells.
  • the voltage VO can typically vary in a ratio of 1 to 2, and could for example vary from 40 to 80 V.
  • This document describes a circuit using a current sensor, a voltage sensor, two sampler circuits, two comparators, a flip-flop and an integrator.
  • Kevin Kyeong-ll Choi and Alphonse Barnaba, CNP Technical Note n ° 138, July 1998 describes a subsystem of power supply for the power adaptive power system (MPPT) to the on-board adaptive power s ⁇ pply s ⁇ bsystem. low power satellites.
  • MPPT power adaptive power system
  • this subsystem uses a microcontroller associating a numerical multiplication of the current by the intensity and a power tracking algorithm from the calculated values.
  • FR-A-2 843 464 proposes a conditioning circuit comprising a DC / DC converter whose input is connected to the power source and the output to the load to be powered. A power setpoint is applied to the converter which is either increasing or decreasing in consideration of two thresholds of the derivative of the input voltage of the converter with respect to time.
  • the rate of change of the average power when the power setpoint is increasing is chosen lower than the opposite of the average power variation rate when the setpoint is decreasing.
  • This technology is described in detail for the case of a DC / DC converter of the series chopper type (called "buck converter” in English) particularly adapted to the case where the voltage of the power source is greater than the voltage of the load to power, for example the bus of a satellite.
  • This technology is also described in the article by Ch. Delepaut, Stresa, Italy, 9-13 May 2005 (ESA SP-589), So / ar array maximum power point tracking with two comparators, Proceedings of the European Space Power Conference May 2005). But there are applications where it is preferable that the voltage of the source is maintained below the voltage of the load to be supplied.
  • the invention proposes to provide a source conditioning technology at the point of maximum power that is simple and reliable, and which is also suitable for applications where it is desirable to maintain its input voltage. below its output voltage.
  • the invention proposes a conditioning circuit of a power source for which the graph of the power supplied as a function of the current supplied by the source has a maximum, the circuit comprising: a DC / DC converter with an input for power from the power source and an output for powering a load; and a control circuit of the converter by a power setpoint applied to the increasing converter as soon as the derivative of the input current of the converter with respect to time reaches a first positive and decreasing threshold value as soon as the derivative of the input current of the converter relative to the time reaches a second negative threshold value, the rate of change of the average power when the setpoint is increasing being lower than the opposite of the rate of change of the average power when the setpoint is decreasing.
  • the conditioning circuit of the invention comprises one or more of the following characteristics: the converter is of the parallel chopper type; the first threshold value is constant; the second threshold value is constant; the first and second threshold values are opposite; the increasing power setpoint applied to the converter is a constant and positive derivative of power relative to time; the decreasing power setpoint applied to the converter is a constant and negative derivative power setpoint with respect to time;
  • the constant and positive derivative is less than the opposite of the constant and negative derivative.
  • the invention proposes a conditioned generator, comprising: a conditioning circuit according to the invention; and a power source for which the graph of the power supplied as a function of the current supplied by the source has a maximum, the power supplied by the source being applied to the input of the DC / DC converter.
  • the conditioned generator of the invention comprises one or more of the following features: it comprises an inductance in series with the power source;
  • the source has an intrinsic inductance
  • the power source is a solar generator.
  • the invention proposes a method of conditioning a power source for which the graph of the power supplied as a function of the current supplied by the source has a maximum, the power supplied by the source being applied to a converter continuous / continuous, the method comprising applying to the converter an increasing input power setpoint as soon as the derivative of the converter input current with respect to time reaches a first positive threshold value, and decreasing as soon as the derivative the input current of the converter with respect to time reaches a second negative threshold value, the rate of change of the average power when the setpoint is increasing being lower than the opposite of the variation rate of the average power when the setpoint is decreasing .
  • the method comprises one or more of the following characteristics: the converter is of the parallel chopper type; the first threshold value is constant; the second threshold value is constant; the first and second threshold values are opposite; the increasing power setpoint applied to the converter is a constant and positive derivative of power relative to time; the decreasing power setpoint applied to the converter is a constant and negative derivative power setpoint with respect to time; the constant and positive derivative is less than the opposite of the constant and negative derivative.
  • the converter is of the parallel chopper type; the first threshold value is constant; the second threshold value is constant; the first and second threshold values are opposite; the increasing power setpoint applied to the converter is a constant and positive derivative of power relative to time; the decreasing power setpoint applied to the converter is a constant and negative derivative power setpoint with respect to time; the constant and positive derivative is less than the opposite of the constant and negative derivative.
  • FIG. 2 a graph of the voltage at the terminals of a power source and of the power supplied by it according to the current supplied by this power source;
  • Figure 3 a schematic representation of a generator conditioned according to one embodiment of the invention;
  • FIG. 4 a graph of the power delivered by the power source as a function of the current supplied by the source, in the conditioned generator of FIG. 3;
  • FIG. 5 is a more detailed view of the control circuit of the conditioned generator of FIG.
  • the generator is used as a power source while in FR-A-2 843 464 it was used as a voltage source.
  • MPP maximum power point
  • FIG. 2 shows the voltage at the terminals of the generator and the power supplied as a function of the current supplied by the generator of FIG. 1 at the same temperatures.
  • the curves 5 and 6 in FIG. 2 correspond to operation at a temperature of + 100 ° C.
  • curves 7 and 8 correspond to operation at a temperature of -100 ° C.
  • the curves 6 and 8 in FIG. 2 each represent the graph of the voltage as a function of the current; it shows that the voltage across the generator first decreases gradually, then very rapidly when the current exceeds a value of the order of 2.5 A, which is explained by a cell saturation phenomenon.
  • FIG. 2 is a graph of the power supplied by the solar generator; it shows that the power supplied has a maximum, which in the example has a value of the order of 100 W and is reached for a value I 0 of the current which is slightly less than 3 A.
  • Curve 7 is similar to curve 5, with corresponding maximum power and current I 0 values, respectively of the order of 200 W and a little less than 3 A. These curves constitute only one particular example of a generator wherein the graph of the supplied power as a function of the supplied current has a maximum.
  • Figure 3 is a schematic representation of a generator packaged according to one embodiment of the invention, in a voltage supply application of a satellite bus. The conditioned generator has on the one hand a solar generator 10 used as a current source, and on the other hand a conditioning circuit.
  • FIG. 3 shows the solar generator 10 - the power source - which is connected in parallel with a capacitor 12 and in series with an inductor 13.
  • the current I GS supplied by the generator 10 is divided between, on the one hand, the capacitance 12 and on the other hand the input of a DC / DC converter (or DC / DC converter) 14 through the inductor 13.
  • the current flowing through the inductor 13 is denoted I iN .
  • This representation of the source 10, the capacitance 12, the inductor 13 and the converter 14 is schematic.
  • the inductor 13 may correspond to the inductance of the converter 14 itself.
  • the wiring connecting the generator 10 to the converter 14 also has an inductance (called “harness inductance” in English), but which in practice is negligible compared to the inductor 13 and by therefore it does not need to be taken into account in the operation of the circuit and for this reason it has not been represented.
  • the capacity 12 corresponds to the input of the converter 14 - for example a filtering capacity - but also the parasitic capacitance intrinsic to the generator 10 insofar as the inductance of the wiring mentioned above is negligible.
  • the capacity 12 is not necessarily a separate component of the generator and the converter, but may be constituted by the capacity of the generator and / or the converter.
  • the capacity 12 may also correspond to the combination of the intrinsic capacity of the solar generator, additional capacity and a capacity provided in the converter. From the point of view of the dynamic operation, the influence of the capacitance 12 has in practice a negligible influence with respect to the inductor 13. Therefore, the explanations of the operation which follow will make abstraction of the existence of the capacitance and the current I, N received by converter 14 is considered to be substantially equal to the current I GS supplied by the generator 10.
  • the voltage V O u ⁇ at the output of the converter 14 corresponds to the voltage bus of the satellite 16; this usually includes a battery supplying the loads, but this does not affect the operation of the circuit.
  • the converter 14 is controlled by a control circuit 18.
  • This control circuit 18 receives as input the linear current flowing through the inductor 13, as well as the current at the output of the converter; schematically shows the current sensors 20 and 22.
  • the control circuit provides a control signal applied to the control input of the converter 14, as shown at 24 in the figure.
  • a solution applicable in a satellite mission to Mercury using an electric propulsion is that the voltage bus 16 of the satellite operates at a nominal voltage of 100 V. If the bus is not regulated, the nominal voltage varies in this case between 80 and 1 10 V depending on the load.
  • the voltage Vin at the terminals of the generator 10 is preferably kept lower than the voltage of the bus 16.
  • the converter 14 may advantageously be a PWM (pulse width modulated) converter of the Boost type, also called parallel chopper.
  • This converter is particularly adapted to operate with an input voltage lower than the output voltage.
  • the input signal is in such a case a signal representative of the cyclic ratio of modulation of the pulse width.
  • the control circuit 18 controls the converter 14, from the input current measurements I iN and output current I O u ⁇ of the converter, by application of increasing or decreasing output current reference. These current setpoints are comparable to power instructions to the factor of proportionality that constitutes the voltage value of the bus.
  • control circuit 18 applies to the converter an increasing power setpoint as soon as the derivative with respect to the time of the current I, N received at the input of the solar generator 1 0 reaches a first positive threshold value.
  • the control circuit applies to the converter a decreasing power setpoint as soon as the derivative with respect to the time of the current I, N received at the input of the solar generator 10 reaches a second negative threshold value.
  • the converter 14 is controlled so as to ensure that
  • N is the power extracted from the source 10 and the inductor 13, in other words the power applied at the input of the converter 14.
  • the converter 14 is controlled so as to ensure that
  • FIG. 4 shows a graph 40 of the power delivered by the solar generator as a function of the current supplied by the generator, the graph being limited to the local portion around the point of maximum power.
  • the power supplied by the solar generator 10 is plotted on the ordinate and the current supplied by this generator is plotted on the abscissa.
  • the curve 40 has a maximum noted MPP in the figure; at this point, for a current I MPP , the solar generator delivers a maximum power P MPP .
  • This curve 40 could be qualified as a static power curve - insofar as it is representative of a power / current characteristic of the isolated solar generator.
  • the curve 41 of FIG. 4 shows the power cycle supplied to the converter 14 by the generator 10 and the inductor 13 when the control defined above is applied to the converter.
  • R and F in the figure represent the points of the cycle corresponding to the maximum and minimum dynamic powers.
  • the solar generator operates with a power slightly less than the maximum power P MPP , that the current is greater than the current l MPP and that the inductor 13 supplies energy to the converter 14 in addition to that provided by the generator 10. It is also assumed that the setpoint applied to the converter is an increasing power setpoint.
  • the DC / DC converter thus ensures that the total power, extracted from the solar generator 10 and the inductor 13, increases. The operating point of the solar generator 10 moves on the curve in fine lines, towards the maximum MPP; the inductor 13 provides energy to supplement the power provided by the solar generator 10. The input current of the converter 14 decreases slowly.
  • the solar generator can not provide additional power: the inductor 13 then provides even more energy to satisfy the power required by the converter under the increasing power setpoint. This increases the rate of fall of the current I, N ; which causes the drop of the power supplied by the solar generator 10, which in turn further accentuates the release of energy by the inductor 13.
  • the derivative of the current I, N with respect to time falls faster and faster.
  • the converter then receives a decreasing input power setpoint.
  • the current decreases, with a slower variation, the inductance 13 continuing to release energy.
  • the inductor 13 stops releasing energy, which corresponds to the curve in bold lines at the intersection of the left part of the curve with the curve in fine lines and at least the current.
  • the power extracted from the solar generator 10 is then sufficient to provide the power required by the converter 14. Since the setpoint applied to the converter is still a decreasing power setpoint, the inductor stores energy; the current supplied by the generator goes up; given the decreasing power setpoint applied to the converter, the power extracted by the converter continues to decrease.
  • the stability condition can then be expressed by indicating that the rate of change of the mean power when the setpoint is increasing is less than the opposite of the variation rate of the average power. when the setpoint is decreasing. This amounts to generalizing over the time intervals of increasing and decreasing power setpoint the instantaneous condition k r ⁇ - k f .
  • the application of the proposed instructions to the DC / DC converter thus makes it possible to vary the voltage around the value of the current for which the power extracted from the solar generator 10 is maximum.
  • the choice of the set values applied to the converter, such as threshold values, makes it possible to adapt the operation of the conditioning circuit.
  • the ratio of the absolute values of the threshold values r and f makes it possible to determine the point of the graph of the power as a function of the current around which one moves.
  • constant and opposite threshold values r and f correspond to a displacement around the maximum power point MPP.
  • a ratio of absolute values equal to 1 is therefore advantageous.
  • other values can also be chosen, which simply means that the operating point is removed from the maximum power point. This can be advantageous depending on other constraints on the conditioning circuit or on the generator.
  • FIG. 5 shows an example of the embodiment of the control circuit, in the case of a converter of the parallel chopper type (called Boost in English).
  • the converter is, in the example shown, constituted conventionally by a transistor 36 and a diode 38.
  • the control circuit 18 has a dinghy 26 which provides the derivative of the incoming current I, N of the converter.
  • the dinghy 26 is constituted by a transformer whose primary is none other than the inductor 13, the secondary providing the derivative of the current I, N.
  • the derivative of the current I, N is applied to a hysteresis comparator 28.
  • the output of the comparator provides a logic signal whose state depends on the comparison between the value of the derivative of the current I, N and the threshold values I ' R and the F of the comparator.
  • the circuit has another dinghy 30 which receives the output current signal I O u ⁇ of the converter and provides the derivative thereof.
  • An adder 32 provides a signal representative of the difference between the signal of the comparator 28 and the derivative signal supplied by the second dinghy 30.
  • the signal supplied by the adder 32 is applied to a controller 34 whose role is to apply the setpoint.
  • the output signal of the controller 34 forms the output signal of the control circuit 18.
  • the operation of the circuit of FIG. 5 is as follows.
  • the comparator 28 outputs a signal depending on the position of the derivative of the input current of the converter with respect to the threshold values I ' R and I' F. This signal is compared to the derivative of the output current of the converter, after a scaling not shown in the figure.
  • This derivative of the output current constitutes a good approximation of the derivative of the power applied at the input of the converter, because the output voltage of the converter is substantially constant, since the converter is used as a voltage source.
  • the controller thus ensures that dl out / dt ⁇ 0 or> 0 (in a ratio ⁇ - 1) according to the result of the comparison of dl
  • the assembly of FIG. 5 is only one example of a control circuit that can be used for the DC / DC converter. Other types of control circuits can also be used to compare current derivatives and apply the required setpoints. It is also possible to use different types of sensors for the sensors 20, 22 of FIG. 2. Thus, the transformer 20 can be replaced by a shunt resistor whose voltage is applied to a dinghy circuit 26 based on an operational amplifier. Such a circuit is also applicable to the sensor 22 and the dinghy 30.
  • the assembly of FIGS. 3 and 5 nevertheless has the advantage of simplicity; thus, it is not necessary to have a microcontroller; the number of components is also smaller than in the solution proposed in the article by W. Denzinger above.

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Abstract

Le circuit permet de conditionner au point de puissance maximum une source de puissance (10) dont le graphe de la puissance en fonction du courant présente un maximum. Il comprend un convertisseur continu / continu (14) alimenté par la source et alimentant une charge. Un circuit de commande applique au convertisseur une consigne de puissance croissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint un seuil positif et une consigne de puissance décroissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint un seuil négatif, avec le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est croissante étant inférieur à l'opposé du taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est décroissante. Ce circuit est particulièrement adapté à un convertisseur de type Boost pour maintenir la tension d'entrée inférieure à la tension de sortie.

Description

CIRCUIT DE CONDITIONNEMENT EN COURANT D'UNE SOURCE AU POINT
DE PUISSANCE MAXIMUM
La présente invention concerne les sources de puissance et plus précisément l'exploitation de sources de puissance pour lesquelles la courbe de la puissance fournie en fonction de la tension aux bornes de la source présente un maximum.
Pour une telle source, la puissance fournie est maximale lorsque la tension présente une valeur donnée. Il est intéressant pour exploiter au mieux la source de puissance - en tirer une puissance maximale - que la tension aux bornes de la source soit autant que possible égale à cette valeur donnée.
Les générateurs solaires utilisés pour les satellites constituent un exemple d'une telle source de puissance. La figure 1 montre un graphe du courant et de la puissance en fonction de la tension aux bornes du générateur, dans l'exemple d'un générateur formé d'un montage série de 102 cellules Si BSR (Back Surface Reflector) ; de telles cellules sont disponibles dans l'industrie spatiale. On a porté le long de l'axe des ordonnées le courant fourni par le générateur solaire, en ampères, ainsi que la puissance délivrée par le générateur, en watts; on a porté le long de l'axe des abscisses la tension aux bornes du générateur, en volts. Les courbes 1 et 2 sur la figure 1 correspondent à un fonctionnement à une température de + 1000C; les courbes 3 et 4 correspondent à un fonctionnement à une température de -1000C. La courbe 1 sur la figure 1 est un graphe du courant en fonction de la tension; elle montre que le courant fourni par les cellules diminue lorsque la tension dépasse une valeur de l'ordre de 35 V, ce qui s'explique par un phénomène de saturation des cellules; la courbe 3 est similaire, à ceci près que la tension de saturation est de l'ordre de 75 V. La courbe 2 sur la figure 1 est un graphe de la puissance fournie par le générateur solaire; elle montre que la puissance fournie présente un maximum, qui dans l'exemple présente une valeur de l'ordre de 100 W et est atteint pour une valeur VO de la tension qui est de l'ordre de 38 V. La courbe 4 est similaire à la courbe 2, avec des valeurs de puissance maximale et de tension VO respectivement de l'ordre de 200 W et 70V. Ces courbes ne constituent qu'un exemple particulier de générateur dans lequel le graphe de la puissance fournie en fonction de la tension de sortie présente un maximum. Pour exploiter un tel générateur solaire ou plus généralement une telle source de puissance, il est intéressant que la tension aux bornes de la source soit aussi proche que possible de la valeur VO de la tension pour laquelle la source délivre une puissance maximale. Ce problème se pose avec une acuité particulière dans le cas des générateurs solaires utilisés dans les satellites. En effet, pour ces générateurs solaires, la tension VO pour laquelle la puissance fournie par le générateur est maximale varie en fonction de la température à laquelle le générateur est soumis, comme représenté à la figure 1 ; cette tension VO varie aussi en fonction : - de l'intensité du rayonnement solaire auquel le générateur est exposé; et du vieillissement du générateur.
Pour un satellite, la température peut typiquement varier dans une plage de -1000C à + 1000C, dans l'exemple d'une orbite terrestre basse. Pour une orbite autour de Mercure, la variation de température est encore plus importante, la température pouvant varier dans une plage de - 150 0C à + 250 0C. L'intensité du rayonnement solaire peut varier en fonction de l'éloignement du soleil; pour une mission depuis la Terre vers Mars, l'intensité du rayonnement solaire peut varier dans un rapport de 3 à 1 . Le vieillissement du générateur provoque la mise en court-circuit de certaines cellules. Dans l'ensemble, la tension VO peut typiquement varier dans un rapport de 1 à 2, et pourrait par exemple varier de 40 à 80 V.
Il a donc été proposé d'exploiter les générateurs solaires, pour en extraire une puissance maximale, en recherchant que la tension aux bornes du générateur soit proche de la tension VO. Ces techniques sont connues sous le nom de "Maximum Power Point Tracking" (suivi du point de puissance maximale en langue française).
W. Denzinger, Electrical Power Sυbsystem of Globalstar, Proceedings of the European Space Power Conférence, Poitiers, France, 4-8 Septembre 1995, décrit le sous-système de puissance des satellites Globalstar. La recherche du point de puissance maximale s'effectue en considérant que le point de puissance maximale est atteint lorsque l'impédance dynamique du générateur est égale à l'impédance statique, autrement dit lorsque
V/l = dV/dl c'est-à-dire lorsque dl/l = dV/V En toute rigueur, Vl = mαx implique VdIH-IdV=O et donc V/l = -dV/dl. Denzinger oublie le signe -.
Ce document décrit un circuit utilisant un capteur de courant, un capteur de tension, deux circuits échantillonneurs, deux comparateurs, une bascule et un intégrateur. Kevin Kyeong-ll Choi et Alphonse Barnaba, Application of the maximum power point tracking (MPPT) to the on-board adaptative power sυpply sυbsystem, Note technique du CNES n°138, juillet 1998, décrit un sous-système d'alimentation électrique pour les satellites de faible puissance. Pour le suivi du point de puissance maximum, ce sous-système utilise un microcontrôleur associant une multiplication numérique du courant par l'intensité et un algorithme de poursuite de la puissance à partir des valeurs calculées.
Ces solutions sont complexes à mettre en œuvre. Ceci conduit à centraliser le contrôle de suivi du point de puissance maximum des différents générateurs solaires ; cette centralisation affecte la fiabilité du sous-système d'alimentation électrique et est incompatible en cas de points de puissance maximum différents en tension d'une section de générateur solaire à l'autre. En outre, ces solutions exploitent les composantes directes de courants et/ou tensions, lesquelles quantités ne sont pas caractéristiques du suivi du point de puissance maximum.
Ce problème expliqué en référence aux générateurs solaires dans les conditions des satellites se pose plus généralement pour toute source de puissance dont le graphe de la puissance fournie en fonction de la tension présente un maximum.
Il s'est donc fait ressentir le besoin d'une solution permettant l'exploitation d'une source de puissance pour laquelle la courbe de la puissance fournie en fonction de la tension aux bornes de la source présente un maximum. Une telle solution devrait, avec des moyens aussi simples et robustes que possible, assurer que la tension aux bornes de la source de puissance est dans la mesure du possible aussi proche que possible de la tension pour laquelle la puissance débitée est maximale. A cette fin, FR-A-2 843 464 propose un circuit de conditionnement comprenant un convertisseur continu / continu dont l'entrée est branchée à la source de puissance et la sortie à la charge à alimenter. Une consigne de puissance est appliquée au convertisseur qui est soit croissante, soit décroissante en considération de deux seuils de la dérivée de la tension d'entrée du convertisseur par rapport au temps. Le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne de puissance est croissante est choisie inférieur à l'opposé du taux de variation de puissance moyen lorsque la consigne est décroissante. Cette technologie y est décrite de façon détaillée pour le cas d'un convertisseur continu /continu du type hacheur série (dit « buck converter » en anglais) particulièrement adapté au cas où la tension de la source de puissance est supérieure à la tension de la charge à alimenter, par exemple le bus d'un satellite. Cette technologie est aussi décrite dans l'article de Ch. Delepaut, So/ar array maximum power point tracking with two comparators, Proceedings of the Seventh European Space Power Conférence, Stresa, Italy, 9-13 May 2005 (ESA SP-589, May 2005). Mais il existe des applications où il est préférable que la tension de la source soit maintenue en deçà de la tension de la charge à alimenter. Ceci est le cas notamment pour une mission satellitaire autour de Mercure. En effet, comme mentionné plus haut, le satellite est soumis à de fortes variations de température avec pour conséquence de fortes variations de la tension en circuit ouvert délivrée par les générateurs solaires. Cependant, il est souhaitable d'une part d'avoir une tension de bus suffisamment élevée pour limiter l'intensité des courants, notamment en cas de propulsion électrique du satellite, et d'autre part de maintenir la tension suffisamment basse pour éviter la formation d'arcs électriques en condition de vide ou de quasi-vide (loi de Paschen). Ainsi, l'on choisit en pratique une tension de bus de l'ordre de 100V. Et pour éviter la formation d'arcs électriques (loi de Paschen), il est préférable de maintenir la tension délivrée par les générateurs solaires en dessous de la tension de bus.
Il est suggéré dans FR-A-2 843 464 de substituer au convertisseur du type Buck un convertisseur PWM du type Boost dans le cas où la tension d'entrée est inférieure à la tension de sortie, mais la mise en oeuvre du circuit de commande décrit au cas d'un convertisseur du type Boost est particulièrement délicate.
Ainsi, l'invention se propose de fournir une technologie de conditionnement d'une source au point de puissance maximum qui soit simple et fiable, et qui soit adaptée aussi au cas d'applications où il est souhaitable de maintenir sa tension d'entrée en dessous de sa tension de sortie.
Pour cela, l'invention propose un circuit de conditionnement d'une source de puissance pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni par la source présente un maximum, le circuit comprenant : un convertisseur continu / continu avec une entrée pour l'alimentation par la source de puissance et une sortie pour alimenter une charge; et un circuit de commande du convertisseur par une consigne de puissance appliqué au convertisseur croissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une première valeur seuil positive et décroissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une deuxième valeur seuil négative, le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est croissante étant inférieur à l'opposé du taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est décroissante.
Suivant des modes de réalisation préférés, le circuit de conditionnement de l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - le convertisseur est du type hacheur parallèle ; la première valeur seuil est constante ; la deuxième valeur seuil est constante ; les première et deuxième valeur seuil sont opposées ; la consigne de puissance croissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et positive de la puissance par rapport au temps ; la consigne de puissance décroissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et négative de la puissance par rapport au temps ;
-la dérivée constante et positive est inférieure à l'opposé de la dérivée constante et négative.
Selon un autre aspect, l'invention propose un générateur conditionné, comprenant : un circuit de conditionnement selon l'invention ; et une source de puissance pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni par la source présente un maximum, la puissance fournie par la source étant appliquée en entrée du convertisseur continu / continu.
Suivant des modes de réalisation préférés, le générateur conditionné de l'invention comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : - il comprend une inductance en série avec la source de puissance ;
- la source présente une inductance intrinsèque ;
- la source de puissance est un générateur solaire.
Selon un autre aspect, l'invention propose un procédé de conditionnement d'une source de puissance pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni par la source présente un maximum, la puissance fournie par la source étant appliquée à un convertisseur continu /continu, le procédé comprenant l'application au convertisseur d'une consigne de puissance d'entrée croissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une première valeur seuil positive, et décroissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une deuxième valeur seuil négative, le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est croissante étant inférieur à l'opposé du taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est décroissante.
Suivant des modes de réalisation préférés, le procédé comprend une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : le convertisseur est du type hacheur parallèle ; -la première valeur seuil est constante ; - la deuxième valeur seuil est constante ; les première et deuxième valeurs seuil sont opposées ; la consigne de puissance croissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et positive de la puissance par rapport au temps ; - la consigne de puissance décroissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et négative de la puissance par rapport au temps ; la dérivée constante et positive est inférieure à l'opposé de la dérivée constante et négative. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description qui suit de modes de réalisation, donnés à titre d'exemple et en référence aux dessins, qui montrent : figure 1 , un graphe du courant et de la puissance en fonction de la tension aux bornes d'une source de puissance; figure 2, un graphe de la tension aux bornes d'une source de puissance et de la puissance fournie par celle-ci en fonction du courant fournie par cette source de puissance; figure 3, une représentation schématique d'un générateur conditionné selon un mode de réalisation de l'invention; figure 4, un graphe de la puissance délivrée par la source de puissance en fonction du courant fourni par la source, dans le générateur conditionné de la figure 3; figure 5, une vue plus détaillée du circuit de commande du générateur conditionné de la figure 3.
On donne dans la suite de la description un exemple d'application de l'invention au suivi du point de puissance maximum dans un générateur solaire. Comme expliqué ci-dessus, un tel générateur n'est qu'un exemple d'une source de puissance pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction de la tension aux bornes de la source présente un maximum.
Dans le cadre de la présente invention, on utilise le générateur comme source de courant alors que dans FR-A-2 843 464 il était utilisé comme source de tension. En d'autres termes, cela revient à utiliser le générateur sur une autre partie de ses courbes caractéristiques représentées sur la figure 1 . En effet, pour toute puissance à fournir par le générateur qui soit inférieure au point de puissance maximale (MPP), par exemple PE = 80 W, il existe deux points de fonctionnement, soit V1 = 26,7 V et I1 = 3 A d'une part et V2 = 40 V et I2 = 2 A en considérant dans cet exemple les caractéristiques de fonctionnement à + 1000C. Dans le cadre de la présente invention, on fait le choix de faire fonctionner la source de puissance sur la partie des courbes correspondant à un fonctionnement en source de courant, c'est-à-dire à gauche du point de puissance maximale MPP, alors que dans FR-A- 2 843 464 on fait fonctionner la source de puissance sur la partie des courbes correspondant à un fonctionnement en source de tension, c'est-à-dire à droite du point de puissance maximale MPP. La figure 2 montre la tension aux bornes du générateur et la puissance fournie en fonction du courant fourni par le générateur de la figure 1 aux mêmes températures. On a porté le long de l'axe des ordonnées la tension aux bornes du générateur solaire, en volts, ainsi que la puissance délivrée par le générateur, en watts; on a porté le long de l'axe des abscisses le courant fourni par le générateur, en ampères. Les courbes 5 et 6 sur la figure 2 correspondent à un fonctionnement à une température de + 1000C; les courbes 7 et 8 correspondent à un fonctionnement à une température de -1000C. Les courbes 6 et 8 sur la figure 2 représentent chacune le graphe de la tension en fonction du courant; elle montre que la tension aux bornes du générateur diminue d'abord progressivement, puis très rapidement lorsque le courant dépasse une valeur de l'ordre de 2,5 A, ce qui s'explique par un phénomène de saturation des cellules. La courbe 5 sur la figure 2 est un graphe de la puissance fournie par le générateur solaire; elle montre que la puissance fournie présente un maximum, qui dans l'exemple présente une valeur de l'ordre de 100 W et est atteint pour une valeur I0 du courant qui est légèrement inférieur à 3 A . La courbe 7 est similaire à la courbe 5, avec des valeurs de puissance maximale et de courant I0 correspondant, respectivement de l'ordre de 200 W et un peu moins de 3 A. Ces courbes ne constituent qu'un exemple particulier de générateur dans lequel le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni présente un maximum. La figure 3 est une représentation schématique d'un générateur conditionné selon un mode de réalisation de l'invention, dans une application d'alimentation en tension d'un bus de satellite. Le générateur conditionné présente d'une part un générateur solaire 10 utilisé comme source de courant, et d'autre part un circuit de conditionnement. Ce circuit de conditionnement permet au générateur conditionné de délivrer une puissance sous une tension fixe, autrement dit de se comporter comme une source de tension, tant que la puissance délivrée est inférieure à la puissance maximale que peut fournir le générateur solaire, alors que le générateur solaire n'est capable de fournir une puissance variable, à concurrence du maximum de puissance disponible, qu'à des tensions variables. La figure 3 montre le générateur solaire 10 - la source de puissance - qui est monté en parallèle à une capacité 12 et en série avec une inductance 13. Le courant IGS fourni par le générateur 10 se partage entre d'une part la capacité 12 et d'autre part l'entrée d'un convertisseur continu / continu (ou convertisseur DC/DC) 14 par le biais de l'inductance 13. Le courant traversant l'inductance 13 est noté liN. Cette représentation de la source 10, de la capacité 12, de l'inductance 13 et du convertisseur 14 est schématique. De fait, l'inductance 13 peut correspondre à l'inductance du convertisseur 14 lui-même. Le câblage reliant le générateur 10 au convertisseur 14 présente également une inductance (dite « harness inductance » en anglais), mais qui en pratique est négligeable par rapport à l'inductance 13 et par conséquent celle-ci n'a pas besoin d'être prise en compte dans le fonctionnement du circuit et pour cette raison elle n'a pas été représentée. Quant à la capacité 12, elle correspond à celle que présente en entrée le convertisseur 14 - par exemple une capacité de filtrage -, mais aussi la capacité parasite intrinsèque au générateur 10 dans la mesure où l'inductance du câblage mentionnée plus haut est négligeable. La capacité 12 n'est pas nécessairement un composant distinct du générateur et du convertisseur, mais peut être constituée par la capacité du générateur et/ou du convertisseur. La capacité 12 peut aussi correspondre à la combinaison de la capacité intrinsèque du générateur solaire, d'une capacité additionnelle et d'une capacité prévue dans le convertisseur. Du point de vue du fonctionnement dynamique, l'influence de la capacité 12 a en pratique une influence négligeable par rapport à l'inductance 13. Par conséquent, les explications relatives au fonctionnement qui vont suivre feront abstraction de l'existence de la capacité et le courant I,N reçu par convertisseur 14 est considéré être sensiblement égal au courant IGS fourni par le générateur 10.
La tension VOuτ en sortie du convertisseur 14 correspond au bus de tension du satellite 16; celui-ci comprend habituellement une batterie alimentant les charges, mais ceci est sans incidence sur le fonctionnement du circuit.
Le convertisseur 14 est commandé par un circuit de commande 18. Ce circuit de commande 18 reçoit en entrée le courant lin qui traverse l'inductance 13, ainsi que le courant lout en sortie du convertisseur; la figure montre schématiquement les capteurs de courant 20 et 22. Le circuit de commande fournit un signal de commande appliqué à l'entrée de commande du convertisseur 14, comme représenté en 24 sur la figure. Une solution applicable dans une mission satellitaire vers Mercure recourant à une propulsion électrique est que le bus de tension 16 du satellite fonctionne à une tension nominale de 100 V. Si, le bus n'est pas régulé, la tension nominale varie dans ce cas entre 80 et 1 10 V en fonction de la charge. La tension Vin aux bornes du générateur 10 est préférentiellement maintenue inférieure à la tension du bus 16. Pour cela, le convertisseur 14 peut être avantageusement un convertisseur PWM (à modulation de la largeur d'impulsion) du type Boost, encore appelé hacheur parallèle. Ce convertisseur est particulièrement adapté à fonctionner avec une tension d'entrée inférieure à la tension de sortie. Le signal d'entrée est dans un tel cas un signal représentatif du rapport cyclique de modulation de la largeur d'impulsion.
Le circuit de commande 18 contrôle le convertisseur 14, à partir des mesures de courant d'entrée liN et de courant de sortie lOuτ du convertisseur, par application de consigne de courant de sortie croissante ou décroissante. Ces consignes de courant sont assimilables à des consignes de puissance au facteur de proportionnalité près que constitue la valeur en tension du bus.
Plus spécifiquement, le circuit de commande 18 applique au convertisseur une consigne de puissance croissante dès que la dérivée par rapport au temps du courant I,N reçu en entrée du générateur solaire 1 0 atteint une première valeur seuil positive. Le circuit de commande applique au convertisseur une consigne de puissance décroissante dès que la dérivée par rapport au temps du courant I,N reçu en entrée du générateur solaire 10 atteint une deuxième valeur seuil négative. Ainsi, le convertisseur 14 est piloté de sorte à assurer que
^ > 0 dt à partir du moment où
dt F rF constituant la première valeur seuil positive. P|N est la puissance extraite de la source 10 et de l'inductance 13, autrement dit la puissance appliquée en entrée du convertisseur 14. Le convertisseur 14 est piloté de sorte à assurer que
dt à partir du moment où
dt R
I'R constituant la deuxième valeur seuil négative. Dans les solutions de W. Denzinger et Kevin Kyeong-ll Choi mentionnées ci- dessus, il est proposé d'exploiter les composantes directes de courants et/ou tensions. Or ces quantités ne sont pas caractéristiques du suivi de point de puissance maximum. A l'inverse, la solution proposée par l'invention n'exploite par contre que les dérivées temporelles de ces quantités; ces dérivées sont bien caractéristiques du suivi du point de puissance maximum, quelles que soient les valeurs des composantes directes.
La figure 4 montre un graphe 40 de la puissance délivrée par le générateur solaire en fonction du courant fourni par le générateur, le graphe étant limité à la portion locale autour du point de puissance maximale. On a porté en ordonnée la puissance fournie par le générateur solaire 10, et en abscisse le courant fourni par ce générateur. La courbe 40 présente un maximum noté MPP sur la figure; en ce point, pour un courant IMPP, le générateur solaire délivre une puissance PMPP maximum. Cette courbe 40 pourrait être qualifiée de courbe de puissance statique - dans la mesure où elle est représentative d'une caractéristique puissance / courant du générateur solaire isolé. La courbe 41 de la figure 4 montre le cycle de puissance fourni au convertisseur 14 par le générateur 10 et l'inductance 13 lorsque est appliquée au convertisseur la commande définie plus haut.
Dans l'exemple considéré, on a - une consigne de puissance croissante ayant une dérivée kr constante, une consigne de puissance décroissante ayant une dérivée kf constante, des valeurs de seuil l'r et l'f opposées.
Les deux premières conditions sont choisies pour la simplicité de l'explication; la troisième condition assure un fonctionnement autour du point de puissance maximum statique, comme expliqué plus bas. On a noté R et F sur la figure les points du cycle correspondant aux puissances dynamiques maximale et minimale.
On suppose au départ que le générateur solaire fonctionne avec une puissance légèrement inférieure à la puissance maximale PMPP, que le courant est supérieur au courant lMPPet que l'inductance 13 fournit de l'énergie au convertisseur 14 en plus de celle fournie par le générateur 10. On suppose aussi que la consigne appliquée au convertisseur est une consigne de puissance croissante. Le convertisseur continu / continu assure donc que la puissance totale, extraite du générateur solaire 10 et de l'inductance 13, croît. Le point de fonctionnement du générateur solaire 10 se déplace sur la courbe en traits fins, vers le maximum MPP; l'inductance 13fournit de l'énergie pour compléter la puissance fournie par le générateur solaire 10. Le courant fournit en entrée du convertisseur 14 décroît lentement. Lorsque la puissance maximum du générateur solaire 10 est atteinte, le générateur solaire ne peut pas fournir de puissance supplémentaire : l'inductance 13 fournit alors encore plus d'énergie pour satisfaire à la puissance requise par le convertisseur sous la consigne de puissance croissante. Ceci accroît la vitesse de chute du courant I,N; qui entraîne la chute de la puissance fournie par le générateur solaire 10, qui à son tour accentue encore la libération d'énergie par l'inductance 13. La dérivée du courant I,N par rapport au temps chute de plus en plus vite.
Lorsque cette dérivée du courant I,N atteint la valeur seuil négative I'R, le circuit 18 applique au convertisseur 14 une consigne de puissance décroissante. Le basculement correspond au point R de la courbe en traits gras.
Le convertisseur reçoit alors une consigne de puissance d'entrée décroissante. Dans un premier temps, le courant décroît, avec une variation plus lente, l'inductance 13 continuant à libérer de l'énergie. Lorsque la puissance extraite de la source continue à diminuer, il arrive un moment où l'inductance 13 cesse de libérer de l'énergie, ce qui correspond sur la courbe en traits gras à l'intersection de la partie gauche de la courbe avec la courbe en traits fins et au minimum du courant. La puissance extraite du générateur solaire 10 est alors suffisante pour fournir la puissance requise par le convertisseur 14. Comme la consigne appliquée au convertisseur est encore une consigne de puissance décroissante, l'inductance stocke de l'énergie; le courant fourni par le générateur remonte; compte tenu de la consigne de puissance décroissante appliquée au convertisseur, la puissance extraite par le convertisseur continue de décroître. Comme le courant remonte, la puissance fournie par le générateur solaire tend à croître, ce qui augmente encore la dérivée du courant par rapport au temps. Lorsque la dérivée du courant en entrée du convertisseur par rapport au temps atteint la deuxième valeur seuil positive, le circuit de commande applique au convertisseur à nouveau une consigne de puissance croissante. On revient à l'état initial considéré plus haut.
La stabilité de la commande est assurée, dans le cas où l'on applique une consigne de dérivée de puissance constante, par la condition kr < - kf
Intuitivement, ceci revient à dire que le passage sur la courbe en gras de la figure 3 du point R au point F est plus "rapide" que le passage du point F au point R. Autrement dit, il est expliqué plus haut que le seuil de dl|N/dt négatif est atteint avec une chute de plus en plus rapide du courant; la condition kr < - kf signifie que l'on applique une consigne de puissance "assez" croissante pour rapidement revenir vers une situation stable. Un rapport de 1 entre les valeurs absolues correspond à la limite de stabilité. Le choix d'une valeur dépend essentiellement du convertisseur : rapprocher la valeur du rapport de 1 impose de disposer d'un convertisseur de performances plus précises, et augmente le coût. Dans les applications à des satellites, les variations de la courbe de puissance en fonction du courant pour le générateur solaire (le passage des courbes 5 et 6 aux courbes 7 et 8) sur la figure 2, comme les vitesses de variations des caractéristiques de la batterie appliquée comme charge du circuit conditionné sont lentes et ne sont donc pas généralement dimensionnantes. On peut typiquement sélectionner un rapport - kf/kr voisin de 2, avec par exemple kr = 50 W/ms et Ic, = -100 W/ms. On notera que le fonctionnement décrit ci-dessus est indépendant que la valeur de la consigne de puissance croissante ou décroissante appliquée au convertisseur. Il est plus simple, comme le montre la figure 5, d'utiliser des valeurs de consigne de dérivée ou variation de puissance constantes, mais ceci n'a pas d'incidence sur le principe de pilotage du convertisseur. Si les consignes de puissance proposées ne sont pas constantes - autrement dit si les valeurs de dP|N/dt appliquées au convertisseur ne sont pas constantes, la condition de stabilité peut alors s'exprimer en indiquant que le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est croissante est inférieur à l'opposé du taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est décroissante. Ceci revient à généraliser sur les intervalles temporels de consigne de puissance croissante et décroissante la condition instantanée kr < - kf.
L'application des consignes proposées au convertisseur continu /continu permet ainsi de faire varier la tension autour de la valeur du courant pour lequel la puissance extraite du générateur solaire 10 est maximum. Le choix des valeurs de consigne appliquées au convertisseur, comme des valeurs seuils, permet d'adapter le fonctionnement du circuit de conditionnement.
Plus spécifiquement, il est plus simple, du point de vue de l'implémentation du circuit de commande d'avoir des valeurs de seuil l'r et l'f constantes. Ceci ne fait que faciliter la conception du circuit de commande. On pourrait toutefois faire varier ces valeurs seuil en fonction du temps - par exemple pour tenir compte des variations du point MPP.
Le rapport des valeurs absolues des valeurs de seuil l'r et l'f permet de déterminer le point du graphe de la puissance en fonction du courant autour duquel on se déplace. Dans l'exemple considéré plus haut, des valeurs de seuil constantes et opposées l'r et l'f correspondent à un déplacement autour du point MPP de puissance maximum. Un rapport de valeurs absolues égal à 1 est donc avantageux. Toutefois, on peut aussi choisir d'autres valeurs, ce qui conduit simplement à écarter le point de fonctionnement du point de puissance maximum. Ceci peut être avantageux en fonction de contraintes autres sur le circuit de conditionnement ou sur le générateur.
La figure 5 montre un exemple du principe de réalisation du circuit de commande, dans le cas d'un convertisseur du type hacheur parallèle (dit Boost en anglais). Le convertisseur est, dans l'exemple représenté, constitué classiquement par un transistor 36 et une diode 38. Le circuit de commande 18 présente un dériveur 26 qui fournit la dérivée du courant entrant I,N du convertisseur. Dans l'exemple représenté, le dériveur 26 est constitué par un transformateur dont le primaire n'est autre que l'inductance 13, le secondaire fournissant la dérivée du courant I,N. La dérivée du courant I,N est appliquée à un comparateur à hystérésis 28. La sortie du comparateur fournit un signal logique dont l'état dépend de la comparaison entre la valeur de la dérivée du courant I,N et les valeurs seuils I'R et I'F du comparateur. Le circuit présente un autre dériveur 30 qui reçoit le signal de courant de sortie lOuτ du convertisseur et en fournit la dérivée. Un additionneur 32 fournit un signal représentatif de la différence entre le signal du comparateur 28 et le signal de dérivée fourni par le deuxième dériveur 30. Le signal fourni par l'additionneur 32 est appliqué à un contrôleur 34 dont le rôle est d'appliquer la consigne. Le signal de sortie du contrôleur 34 forme le signal de sortie du circuit de commande 18.
Le fonctionnement du circuit de la figure 5 est le suivant. Le comparateur 28 fournit en sortie un signal fonction de la position de la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport aux valeurs seuil I'R et I'F. Ce signal est comparé à la dérivée du courant de sortie du convertisseur, après une mise à l'échelle non représentée sur la figure. Cette dérivée du courant de sortie constitue une bonne approximation de la dérivée de la puissance appliquée en entrée du convertisseur, du fait que la tension de sortie du convertisseur est sensiblement constante, dans la mesure où le convertisseur est utilisé comme source de tension. Le contrôleur assure donc que dlout/dt < 0 ou > 0 (dans un rapport < - 1 ) en fonction du résultat de la comparaison de dl|N/dt avec les valeurs seuils. Avec VQUT sensiblement constante, on a bien la consigne requise.
Le montage de la figure 5 n'est qu'un exemple d'un circuit de commande utilisable pour le convertisseur continu /continu. On peut aussi utiliser d'autres types de circuits de commande pour comparer les dérivées de courants et appliquer les consignes requises. On peut aussi recourir à différents types de capteurs pour les capteurs 20, 22 de la figure 2. Ainsi, le transformateur 20 peut être remplacé par une résistance shunt dont la tension est appliquée à un circuit dériveur 26 basé sur un amplificateur opérationnel. Un tel circuit est également applicable au capteur 22 et au dériveur 30. Le montage des figures 3 et 5 présente néanmoins l'avantage de la simplicité; ainsi, il n'est pas nécessaire de disposer d'un microcontrôleur; le nombre de composants est aussi plus restreint que dans la solution proposée dans l'article de W. Denzinger plus haut.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits plus haut. Ainsi, on a mentionné un convertisseur du type Boost, particulièrement adapté au cas d'une tension d'entrée inférieure à la tension de sortie. Mais on pourrait aussi utiliser d'autres types de convertisseurs dès lors que le comportement dynamique de l'inductance d'entrée permet l'asservissement du convertisseur autour du point de maximum de puissance comme décrit. Le type de convertisseur utilisé ne change pas le principe de la commande décrit en référence à la figure 4.

Claims

REVENDICATIONS
1. Un circuit de conditionnement d'une source de puissance (10) pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni par la source présente un maximum, le circuit comprenant :
- un convertisseur continu / continu (14) avec une entrée pour l'alimentation par la source de puissance et une sortie pour alimenter une charge;
- un circuit de commande du convertisseur par une consigne de puissance appliqué au convertisseur croissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une première valeur seuil positive et décroissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une deuxième valeur seuil négative, le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est croissante étant inférieur à l'opposé du taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est décroissante.
2. Le circuit de la revendication 1 , dans lequel le convertisseur est du type hacheur parallèle.
3. Le circuit de la revendication 1 ou 2, dans lequel la première valeur seuil est constante.
4. Le circuit de la revendication 1 , 2 ou 3, dans lequel la deuxième valeur seuil est constante.
5. Le circuit des revendications 3 et 4, dans lequel les première et deuxième valeur seuil sont opposées.
6. Le circuit de l'une des revendications 1 à 5, dans lequel la consigne de puissance croissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et positive de la puissance par rapport au temps.
7. Le circuit de l'une des revendications 1 à 6, dans lequel la consigne de puissance décroissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et négative de la puissance par rapport au temps.
8. Le circuit des revendications 6 et 7, dans lequel la dérivée constante et positive est inférieure à l'opposé de la dérivée constante et négative.
9. Un générateur conditionné, comprenant :
- un circuit selon l'une des revendications 1 à 8;
- une source de puissance (10) pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni par la source présente un maximum, la puissance fournie par la source étant appliquée en entrée du convertisseur continu / continu (14).
10. Le générateur de la revendication 9, comprenant une inductance (13) en série avec la source de puissance.
11. Le générateur de la revendication 9, dans lequel la source présente une inductance intrinsèque.
12. Le générateur selon l'une quelconque des revendications 9 à 1 1 , dans lequel la source de puissance est un générateur solaire.
13. Un procédé de conditionnement d'une source de puissance (10) pour laquelle le graphe de la puissance fournie en fonction du courant fourni par la source présente un maximum, la puissance fournie par la source (10) étant appliquée à un convertisseur continu /continu (12), le procédé comprenant l'application au convertisseur d'une consigne de puissance d'entrée
- croissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une première valeur seuil positive, et
- décroissante dès que la dérivée du courant d'entrée du convertisseur par rapport au temps atteint une deuxième valeur seuil négative, le taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est croissante étant inférieur à l'opposé du taux de variation de la puissance moyen lorsque la consigne est décroissante.
14. le procédé selon la revendication 13, dans le quel le convertisseur est du type hacheur parallèle.
15. Le procédé de la revendication 13 ou 14, dans lequel la première valeur seuil est constante.
16. Le procédé de la revendication 13, 14 ou 15, dans lequel la deuxième valeur seuil est constante.
17. Le procédé des revendications 15 et 16, dans lequel les première et deuxième valeurs seuil sont opposées.
18. Le procédé de l'une des revendications 13 à 1 7, dans lequel la consigne de puissance croissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et positive de la puissance par rapport au temps.
19. Le procédé de l'une des revendications 13 à 18, dans lequel la consigne de puissance décroissante appliquée au convertisseur est une consigne de dérivée constante et négative de la puissance par rapport au temps.
20. Le procédé des revendications 18 et 19, dans lequel la dérivée constante et positive est inférieure à l'opposé de la dérivée constante et négative.
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