Mesure de caractéristique I-V de panneau solaire / Terminale S option SI

[apap]

Bonjour,
Je suis professeur de technologie pour des terminales S SI / matière transversale depuis 1 an.
Cette année, plusieurs projets comprenaient un panneau solaire.
Les élèves ont mesuré les caractéristiques de ces panneaux point à point, à l'aide d'un boitier de résistances (1 ohm à 1mohm), d'un petit voltmètre digital et d'un ampèremètre digital.

Ils ont grillé à plusieurs reprise le fusible de l'ampèremètre, et les résistances de 1 et 2 ohms ont sérieusement chauffé... et cela leur a pris du temps pour ne sortir qu'1 ou 2 courbes I(V) par panneau.
Une solution plus automatisée serait utile.

Je pense que la bonne approche pour relever la caractéristique I = f( V) est de forcer une tension, et de mesurer un courant (un peu comme si on branche une batterie sur un panneau).
Donc :
* de brancher une alimentation en tension programmable avec port USB aux bornes du panneau solaire, et de faire varier ce générateur de tension en le commandant par un ordi.
* de mettre une diode de protection pour qu'aucun courant ne soit forcé dans le panneau.
* de mesurer le courant par un ampèremètre avec port USB,
* d'avoir un PC avec le logiciel qui va bien pour à la fois programmer le géné de tension, et récolter les mesures de courant,
* en option : qlq chose qui mesure la température (idem, avec connexion USB)
* en option : qlq chose qui mesure la luminosité (idem, avec connexion USB)

Il existe des appareils qui coûtent assez cher pour faire des caractéristiques I-V, et qui sont adaptés à des transistors, mais pas obligatoirement à des panneaux pouvant dégager 100 à 100 W.
Pour l'alimentation, je pensais à un équipement du type : GPD3303 avec port USB / 30 V - 3 A, qui coûte environ 400€ HT
Pour l'ampèremètre, je n'ai pas d'idée encore.

Avez-vous des idées sur la bonne façon de faire?
Je pense que de nombreux lycées / IUT / écoles d'ingé ont à faire ce genre de mesures.
J'ai cherché sur internet, sans trouver LA solution...
Si vous avez trouvé des liens, ou des suggestions à faire,
Merci à l'avance !
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[invitee6c3c18d]

Bonjour !

Je pense que la bonne approche pour relever la caractéristique I = f( V) est de forcer une tension, et de mesurer un courant (un peu comme si on branche une batterie sur un panneau)

V'là une méthode inconnue mais ça parait tout de mm très étrange d'injecter un courant dans un générateur, surtout que des diodes sont présentes dans les panneaux !!!

la méthode que je connais (je l'ai trouvé dans un livre) est de mesurer à éclairage constant la tension à vide puis le courant de court-circuit, puis tracer I = f( V) , on en déduit Pmax. On adaptera la charge pour avoisiner Pmax.

Évidemment différentes caractéristiques pourront être tracées pour différents niveaux d’éclairage.

[cubitus_54]

Bonjour,

Avec Matlab et les bons appareils, tu peux réaliser des mesures automatiquement.

C'est le top ! Tu peux faire le modèle de simulation, réaliser les mesures, comparer les écarts et validé le modèle de simulation

Exemple : tu pilotes avec une alimentation programmable une commande en courant qui commande un transistor de puissance qui charge ton panneau.
Ton multimètre programmable fait la lecture de tension ou et de courant.
Tu retrouves le tout sous forme de table dans Matlab et tu n'as plus qu'à faire les courbes...

C'est une vraie démarche d'ingénieur

[Jeryko]

Bonjour,

Le PV est un générateur de courant.
En principe on mesure I et U pour un flux solaire donné.
Il suffit d'enregistrer U et I pour en faisant varier le flux solaire ?
Je ne comprends pas bien l'utilisation d'un générateur de tension.

Voir ce site http://www.geea.org/article.php3?id_article=198
très bon fichier Excel à télécharger. (PV_MPPT_CG.xls)

[A voir en vidéo sur Futura]

[apap]

o Pourquoi appliquer un géné de TENSION?
Pour mesurer les divers points en rouge du schéma.

o Pourquoi une diode?
Pour ne pas explorer la zone où le courant serait négatif (le panneau, qui est une diode photoémettrice, se mettrait à conduire en direct, du moins, si une diode protectrice n'a pas été intégrée)

o Merci pour le fichier, qui simule un panneau solaire selon diverses caractéristiques.

o Pour Matlab, je ne le connais et ne le maitrise pas. Mais il faudrait que je m'y mette.

/// Reste le point qui est au centre de ma question : quel matériel suggérez vous (si possible pas cher) pour créer ces caractéristiques I-V, et comment le commander depuis un PC....

Merci encore,

[Antoane]

Bonjour,

La méthode que tu proposes est un peu particulière, mais fonctionnelle. Pas sûr cependant que ce soit la plus simple ou la moins chère.
Il faut aussi noter qu'il faut une alimentation capable d'absorber de la puissance, ce qu'elles ne peuvent pas toutes faire (ca se paye).

Pour ma part, je fabriquerait un générateur de courant dans ce genre :

et le relierais au PC. Ce montage permet de tirer un courant constant (paramétrable en jouant sur la tension Vin) sur le panneau. Quasiment toute la puissance est dissipée dans le transistor de puissance, il doit donc être bien refroidi. Le courant peut se mesurer au travers de la tension à travers le shunt R1.

Le montage peut s'automatiser assez aisément en ajoutant une interface avec un PC :
- via une carte type "National Instrument" (cher mais plug and play et précis) ;
- via une carte DIY, par exemple un arduino. Je ne l'ai jamais fait mais je sais qu'il est assez simple d'interfacer un arduino et Matlab/simulink.


Ca peut aussi se faire sans aucun DIY (mais pas pour le même prix), en achetant une "charge active" (active load), qui pourra se connecter à un PC. Le fonctionnement interne sera, à pas grand chose près, le même.

[apap]

Tout d'abord, merci beaucoup pour vos réponses, en particulier celle proposant un circuit électronique et une facon de commander les mesures et de stocker les résultats sur ordi.

Sur un point : je préférerais explorer la courbe I-V du panneau avec un générateur de tension (un schéma u type rouge plutot que du type bleu). Mais cela doit pouvoir s'arranger.
Schema mesure I-V panneau photovoltaique.jpg
Schema mesure I-V panneau photovoltaique 2.jpg

Merci encore, et je vais travailler avec tout cela.
Apap.

[invite936c567e]

Bonsoir

En fait, comme les parties de la courbe caractéristique à explorer correspondent à une production d'énergie de la part des panneaux, ce n'est pas véritablement d'une alimentation en tension dont on a besoin, mais plutôt d'un régulateur shunt, c'est-à-dire d'une charge dont on adapte la résistance interne de manière à imposer la tension désirée.

Le schéma de principe du montage pourrait ressembler à ça :

[apap]

Super!
Je vais étudier tout cela.
Merci bcp.