Polytech Projets Ge » Projets 2024 » P24AB07.1 Potentiostat solaire.1

Note D'application
Dimensionnement Convertisseur DC/DC

Client : CORNET Jean-François
Référent Polytech : LAFFONT Jacques
Tuteur industriel : KERSULEC François

Étudiant : PRINET Thomas

Polytech Clermont – Génie Électrique
06/01/2025

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• Contenu
• 1. INTRODUCTION
• 2. PRESENTATION DU MONTAGE
• 3. ETUDE DU FONCTIONNEMENT
  • 3.1. DEFINITION DES EQUATIONS
  • 3.2. RECHERCHE DES VALEURS MOYENNES
  • 3.3. CONTRAINTE SUR L’INDUCTANCE
  • 3.4. CONTRAINTE SUR LE CONDENSATEUR
  • 3.5. CONTRAINTE SUR LES SEMIS-CONDUCTEURS
• 4. CHOIX DES COMPOSANTS
• 5. CONCLUSION

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1. INTRODUCTION¶

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2. PRESENTATION DU MONTAGE¶

L’objectif de ce circuit étant d’amplifier la tension d’entrée issue de la cellule photovoltaïque, le montage sélectionné est un hacheur parallèle (montage boost ou survolteur). Le circuit est le suivant :

Figure 1 : Montage survolteur

Ce montage est composé de quatre composants :

• Une inductance
Ce composant est essentiel pour le fonctionnement de ce circuit. En effet, c’est ce dernier qui va permettre d’amplifier la tension de sortie. Cela est possible par le fait que l’inductance va se magnétiser et donc emmagasiner de l’énergie, puis restituer cette dernière afin d’augmenter la tension de sortie. Par ailleurs, l’inductance va permettre de limiter les variations de courant en entrée et donc protéger la source d’alimentation.

• Un transistor
Son rôle est de contrôler la commutation entre les phases de charge et de décharge de l’inductance.
Il y a deux états possibles :
- Lorsqu’il est passant (ON), l’inductance va emmagasiner de l’énergie.
- Lorsqu’il est bloqué (OFF), l’inductance va se décharger dans la charge de sortie.

• Un condensateur
Cet élément a pour rôle de lisser la tension de sortie afin que cette dernière soit stable. Pour cela, le condensateur va emmagasiner de l’énergie durant la phase de décharge (OFF) de l’inductance et la restituera à la charge lors de la seconde phase (ON).

• Une diode
CE composant permet la bonne circulation du courant dans le circuit. En effet, lors de la décharge de l’inductance (OFF), elle va conduire le courant vers la charge et le condensateur. Lors de la phase de charge (ON), la diode va permettre d’éviter que le courant issu de la capacité ne revienne vers l’inductance afin que ce dernier soit entièrement transmis à la charge.

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3. ETUDE DU FONCTIONNEMENT¶

Cette section expose la réflexion menée afin de définir les contraintes sur les différents composants constituant ce montage.

3.1. DEFINITION DES EQUATIONS¶

Dans un premier temps, une analyse du circuit doit être menée afin de définir les équations temporelles régissant le circuit.

Phases de fonctionnement

Le signal de commande du transistor sera une PWM de période T et de rapport cyclique α.

Pour 0 < t < αT :
Q passant -> vQ = 0 ; VD = -u’(t)

Pour αT < t < T :
Q bloqué -> vQ = -u’(t) ; VD = 0

Etude en régime établi

Pour 0 < t < αT :
Le montage équivalent est le suivant :

Les équations du circuit sont :

Pour αT < t < T :
Le montage équivalent est le suivant :

Les équations du circuit sont :

3.2. RECHERCHE DES VALEURS MOYENNES¶

A présent, l’objectif est de définir les valeurs moyennes du courant traversant l’inductance iL et de la tension de sortie u’ appliquée à la charge et au condensateur.

L’expression générale de la valeur moyenne de u(t) est la suivante :

En utilisant les relations (2) et (4), cette expression donne :

Or,

Ainsi, l’expression de la valeur moyenne de la tension est :

Par ailleurs, les équations (3) et (5) donnent :

Ainsi :

Afin d’obtenir la relation entre les valeurs moyennes des tensions d’entrée et de sortie, il suffit d’insérer l’équation (7) dans la (6) :

Remarque :
En considérant cette expression et le fait que α sera compris entre 0 et 1, l’expression (1*) permet de justifier le choix du montage, car la valeur moyenne de sortie est plus grande que la valeur moyenne d’entrée.

Enfin, en insérant l’expression (8) dans (6), il est possible de retrouver l’expression de la valeur moyenne de iL en fonction de la valeur moyenne de la tension d’entrée :

3.3. CONTRAINTE SUR L’INDUCTANCE¶

3.4. CONTRAINTE SUR LE CONDENSATEUR¶

3.5. CONTRAINTE SUR LES SEMIS-CONDUCTEURS¶

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4. CHOIX DES COMPOSANTS¶

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5. CONCLUSION¶