An efficient photovoltaic power conversion system in partial shading conditions

Sangrody, Reza (2025). An efficient photovoltaic power conversion system in partial shading conditions. Thèse. Gatineau, Université du Québec en Outaouais, Département d'informatique et d'ingénierie, 150 p.

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Résumé

Exploiter efficacement l’énergie photovoltaïque (PV) exige d’intégrer une conception sophistiquée dans chaque partie d’un système de production d’énergie PV. Cette exigence est particulièrement soulignée lorsque ces systèmes de production sont confrontés à des conditions de fonctionnement particulières. Parmi elles, les conditions d’ombrage partiel (OP) sont les plus critiques. Les conditions OP posent des défis importants pour différentes parties d’un système de production PV en déformant la courbe caractéristique PV convexe et en créant plusieurs points de puissance maximale (PPM). Des problèmes tels que le blocage à un PPM local (PPML), un temps de suivi prolongé et des fluctuations de puissance élevées sont des défis courants pour l’algorithme de suivi PPM (SPPM) dans ces conditions. Outre ces problèmes, si les conditions OP ne sont pas correctement différenciées de celles sans ombrage, le système de production PV ne peut pas réagir efficacement. Par conséquent, un mécanisme de détection de OP élaboré est essentiel pour un système de production PV. De plus, les conditions OP affectent l’efficacité des convertisseurs terminaux en réduisant la valeur de la tension de fonctionnement. Le fonctionnement à une valeur de tension basse diminue l’efficacité du convertisseur et augmente la contrainte sur ses composants. Ce projet de recherche vise à obtenir un système de production PV efficace en abordant ces principaux problèmes dans trois objectifs : 1) concevoir une technique MPPT complète pour suivre le PPM global du système avec une qualité de réponse élevée telle qu’un temps de suivi court et de faibles fluctuations de puissance générée. 2) concevoir un détecteur OP élaboré pour reconnaître rapidement l’état OP avec la capacité de fonctionner dans des conditions d’atmosphère dynamique. 3) introduire un convertisseur haute performance capable de fonctionner dans une large plage de tension d’entrée. Deux solutions sont proposées pour atteindre le premier objectif. Tout d’abord, un estimateur ponctuel initial est conçu à l’aide d’un réseau neuronal artificiel (RNA) permettant à l’algorithme SPPM de trouver le pic absolu avec précision. Le concept de cellule dominante est introduit pour réduire le nombre infini de modèles OP en limitant la valeur de tension PPM entre deux limites. Ensuite, un ensemble de données est fourni en utilisant ce concept avec des valeurs d’irradiation et de température pour former un modèle RNA. Pour atteindre le deuxième objectif, l’origine des dysfonctionnements OP traditionnels est étudiée et une approche de détection OP basée sur un convertisseur est introduite pour fournir toutes les informations nécessaires sur le système de production PV. Sa procédure de détection de OP rapide, précise et indépendante le rend adapté à diverses applications telles que le fonctionnement dans une atmosphère dynamique, les convertisseurs d’équilibrage de puissance, etc. Pour atteindre le troisième objectif, un nouveau convertisseur boost est proposé qui utilise la résonance sur une large plage de tension d’entrée. En plus de minimiser les pertes de commutation, d’autres pertes de puissance causées par la résistance de l’inducteur et la chute de tension aux bornes de la diode sont considérablement réduites, ce qui se traduit par une efficacité élevée. Toutes les approches proposées ont été testées en laboratoire en concevant les convertisseurs électroniques de puissance requis et les résultats expérimentaux démontrent leur efficacité dans des applications réelles. Cette recherche peut être considérée comme une contribution importante à la conception et au développement de systèmes de production PV hautement efficaces, en particulier dans les régions froides.

Type de document:	Thèse (Thèse)
Directeur de mémoire/thèse:	Taheri, Shamsodin
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Cretu, Ana-Maria
Mots-clés libres:	Algorithme MPPT basé sur un réseau neuronal artificiel; Balayage de la courbe I-V des panneaux PV; Détecteur d’ombrage partiel basé sur un convertisseur; Optimiseur de puissance PV basé sur la résonance
Départements et école, unités de recherche et services:	Informatique et ingénierie
Date de dépôt:	30 juin 2026 17:39
Dernière modification:	30 juin 2026 17:39
URI:	https://di.uqo.ca/id/eprint/1951

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