Couplage en source de courant

[inviteec2a9b4e]

Bonjour à tous,

Actuellement en école d'ingénieur, nous avons un projet en Energie qui à pour but de coupler plusieurs source (Éolien + photovoltaïque ) afin d'alimenter une batterie. Cependant, une des difficultés de notre projet est d'utiliser des sources de courant que nous allons coupler. Si l'on utilise des sources de tension, elle ne vont pas bien se coupler puisque notre batterie prendra seulement la tension la plus élevé.

Avant toute chose, j'aimerai donc savoir si vous connaissez des appareils (domestique ou pas) qui fonctionne en source de courant et non en source de tension? Il semblerai que se soit une solution peu utilisé car je n'ai pas trouvé d'information sur internet et je ne vois aucun appareil utilisant cette technique.

Comme convertisseur possible, nous avons pensé utiliser la "Source de Howland".

Merci d'avance de vos réponse

Cordialement,
Eska
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[PIXEL]

votre probléme est assez difficile......

il va vous falloir développer l'automate pour prendre les deux sources et en faire un courant de charge de l'accu...

rien d'insurmontable , mais du bon brainstorming pour des élèves ingés.

une gestion par µcont me semble incontournable

bref va falloir commencer par un cahier des charges exhaustif , avant d'envisager les détails techniques.

[inviteec2a9b4e]

Merci de ta réponse PIXEL, mais qu'est ce que ucont ? je ne connais pas !

Est ce que tu connais un appareil utilisant des sources de courant ? Ça m'aiderai à mieux m'imaginer l’intérêt de la source de courant.

En effet, nous allons faire un gros cahier des charges afin de décrire: l'avantage de la source de courant dans notre projet, les différentes méthode possible pour le réaliser et ensuite j'aimerai donner des exemples d'application concret. Mais pour le moment je n'en vois aucune.

[PIXEL]

micro-contrôleur

à part les chargeurs d'accu qui sont des générateurs de courant ( avec , toutefois,
un contrôle de la tension) , je ne connais rien d'autre dans la vie pratique.

le géné de courant est soit un outil mathématique d'étude ( Norton)
soit une partie de circuit électronique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[DAUDET78]

Mais pour le moment je n'en vois aucune.

Rien ne marche avec une source de courant .... A part :
- La charge des batteries
- Les moteurs pas à pas
- Les LEDs
- .........
Mais on travaille toujours avec une source de tension au départ et un montage électronique transforme l'énergie électrique en un courant indépendant (dans une certaine mesure !) de la tension demandée par la charge.

PS : Un bémol : Un panneau solaire est, grosso modo un mauvais générateur de courant ( le courant délivré est relativement indépendant de la tension demandée par la charge mise sur le panneau)

[inviteec2a9b4e]

haha pardon je m'attendais pas à ca

Merci Daudet

Oui c'est ça la grosse difficulté du trucs .. réfléchir en courant alors qu'on a passé 4 ans à réfléchir en tension !!

En gros ce qu'on aimerai faire c'est utiliser un convertisseur pour chaque source. Comme ca en sortir de l'éolien il y a du courant et il y en a aussi en sorti du panneau photo.
Mais le soucis c'est comment convertir tout ça. Qu'est ce qu'on peut utiliser pour passer de la source de tension de base (eolien + photo) en source de courant ?
Nous notre 1ere avis est d'utiliser le convertisseur de Howland. Ça vous parait faisable de cette manière?

Ensuite on met une diode après chaque convertisseur qui deviendra passant et on evitera comme ca que le courant aille dans l'autre source.
Puis comme ca la tension au borne de la charge devient : Vch = R ( I1 + I2 )
Le couplage est donc réalisé.

Non ?

[PIXEL]

perso , en école d'ingénieur de 2015 .... j'envisagerais tout en digital ,
au lieu de revenir à des soluces préhistoriques

[inviteec2a9b4e]

oui c'est sur, mais ça te parait cohérent notre méthode de résolution ?

[PIXEL]

euuhhhhhhh tu me montre un vaque bricolo d'AOP , c'est un peu lége pour ce genre de projet....

c'est comme si je te montrais un dessin de roue , alors que je dois concevoir toute une automobile

[inviteec2a9b4e]

En gros le projet se fait sur plusieurs années. Nous on ne gère par exemple pas la batterie. Donc notre parti est "juste" de pouvoir gérer se problème de source de courant. Lorsque le convertisseur sera fait et opérationnelle, je pense qu'il n'y a que ca a faire.
Ou alors il me manque une partie du puzzle. Par exemple, tu parlais de micro-contrôleur, il ne me semble pas que l'on doit en utiliser. Ou alors je ne vois pas l’intérêt maintenant.

[Antoane]

Bonjour,

La source de Howland, comme toutes les solutions linéaires, est ici à proscrire : vous réalisez un convertisseur d'énergie, le rendement est l'une de vos priorités. Commencez-donc par vous renseigner sur les convertisseurs à découpage (Switched-Mode Power supply)-- vous n'y échapperez a priori pas. Comprenez le principe, l'intérêt. Comprenez le fonctionnement des architectures de base (buck, boost, flyback...).

Cette étude bibliographique faite, vous pourrez chercher quelles topologies sont les plus adaptées à être intercalées entre chaque source et la sortie commune du montage. Ces topologies serviront de convertisseur tension/courant.
Demandez-vous également si la sortie de votre montage, qui va servir à charger une batterie, doit être en tension ou en courant.


Le µC servira (éventuellement) à la supervision du montage. La commande de chaque convertisseur, et notamment l'asservissement, se fera a priori de manière analogique.

Quel est l'ordre de grandeur de la puissance à gérer ?

[invitee6c3c18d]

bjr. Ne peux tu pas convertir l’énergie des trucs éoliens et bidules solaires vers 2 géné de mm tension limitées en courant, puis les rélié en // ?

J'avais fait ça une fois en projet (aussi ^^) pour dépanner car alim trop faiblarde et ça marchais bien

ps : et en ajoutant une diode en série sur chaque alim (pour éviter que l'une débite dans l'autre)

[bobflux]

COMBIEN DE VOLTS ?

COMBIEN D'AMPÈRES ?

merci, au revoir

[inviteec2a9b4e]

Bonjour,

Tout d'abord, merci pour vos remarque.
J'ai bien pris en compte ce que tu as dis Antoane, nous sommes donc allé à la bibliothèque afin de prendre des livres sur tout ce que tu m'as décrit pour être plus efficace. A l’origine, nous pensions qu'il fallait utiliser quelque chose de déjà existant mais il semblerai que nous devons "inventer" cette topologie à partir de circuit déjà existant ?

Bah la batterie se charge toujours en courant non? Cependant pour déterminer si la batterie se charge, nous observons la tension à ces bornes.

Voici les caractèristique de nos sources:

Panneau Solaire: tension max 21V et Puissance max 30W (Panneau d'une taille de 45*45)

Eolien : Rutland 504, elle peut fournir jusqu'a 90W max sous 12V.

[bobflux]

OK, nous sommes en-dessous de 30V, donc au niveau du choix des composants, c'est la fête du slip, puisqu'on a une quantité de DC-DC, de MOSFET et de drivers disponibles, performants et pas chers, grâce aux laptops, cartes mères, éclairages à LED, etc. Le plus compliqué sera de choisir parmi l'embarras du choix !

Questions suivantes :

- Y a-t-il déjà un MPPT ou un régulateur sur les panneaux, sur l'éolienne ?
- Y a-t-il une contrainte sur l'éolienne (besoin de shunt de dissipation pour la freiner, ou pas, etc)
- Tension de la batterie, 12V ?
- Éolienne : capable de sortir 12V ou bien 14.4V pour charger ta batterie ? Ce serait bien d'éviter un buck-boost pour la simplicité.

À suivre...

[inviteec2a9b4e]

Alors à la base, nous avons le panneau solaire sans rien et une eolienne avec un pont de diode triphasé dans l'éolienne afin d'obtenir un signal redressé uniquement positif. Nous avons mis un condo à la suite afin de compenser les petite variation et avoir un meilleur signal continu.

On à ensuite rajouté un buck boost afin de pouvoir charger la batterie.

Zero contraine sur l'éolienne.

Notre batterie va de 3.2V (totalement déchargé donc pas bon) jusqu'a 6.4V (pleine). La tension nominale est de 4.8V.

La valeur nominale de notre éolienne est de 12V mais on a jamais réussi à la faire tournée assez vite pour atteindre cette valeur. En général nous somme autour de 8V.

Mais notre soucis n'est pas de configurer parfaitement la batterie. Notre but à nous est de réussir à coupler les 2 sources, même si c'est en effet un plus de tout optimiser au maximum

[PIXEL]

et que proposez-vous ?

car , en principe , c'est à vous de faire le taf

(disons que ça se passait comme ça quand j'ai passé mes peaux-d'ânes)

[DAUDET78]

Notre batterie va de 3.2V (totalement déchargé donc pas bon) jusqu'a 6.4V (pleine). La tension nominale est de 4.8V.

C'est 4 éléments de NiMh ? Combien de mAh ?

[inviteec2a9b4e]

Pixel :

Oui évidemment, on a justement proposé quelque chose que Antoane à directement annulé, à juste titre, car cela ne pourrai pas fonctionner, ou en tout cas pourrai fonctionner mais mal. Ça ne nous intéresse donc pas.
j'ai juste des difficulté à comprendre comment à partir de buck (afin de diminuer une tension), de boost (augmenter une tension) ou de flyback( augmenter ou diminuer une tension) on peut créer un convertisseur tension/courant efficace. C'est juste ca, je ne demande pas qu'on me fasse le travail ne t'inquiète pas. De toute facon je sais très bien que ce n'est pas sur un forum que l'on va me donner la réponse comme ca. Autant aller voir l'année du dessus pour tricher :P

Daudet :

Oui en effet c'est ca. Pour les accu: 4*2600 mAh = 10400 mAh en tout.

[PIXEL]

AVANT de vous préoccuper des soluces techniques ( buck , boost , et autres tartempions)

POSEZ VOUS LE PROBLÈME ! macaréou ...

donc :

1) cahier des charges (on attends toujours)

2) étude synoptique.... ( là , y'a rien !)

on apprend plus à mener un projet aux zéléves zingénieurs ?

[inviteec2a9b4e]

Sisi bien sur, nous avions déjà tout réalisé mais je ne l'avais pas mis sur le forum.

Ci-joint notre cahier des charges + réflexion + schéma synoptique.

[bobflux]

Hihi, attends, on a obtenu des informations dès la page 1, c'est mieux parti que d'habitude !

> j'ai juste des difficulté à comprendre comment à partir de buck, de boost ou de flyback on peut créer un convertisseur tension/courant efficace.

La plupart des topologies à découpage peuvent produire une sortie tension limitée en courant, ou une sortie courant limitée en tension.
Ça dépend principalement de la variable qui est prise en compte dans la contre-réaction : si elle est conçue pour réguler la tension, alors on dira que ça sort en tension.

Exemple : pour transformer une topologie buck en source de courant, on mesure le courant qui circule dans la charge, et on ajuste le rapport cyclique en plus ou en moins pour atteindre le courant voulu.

[bobflux]

Y'a pas de cahier des charges dans ton cahier des charges...

Cahier des charges : je veux transporter un truc.

Réponse : je te vends une brouette

Information complémentaire : le truc à transporter est une cuve de centrale nucléaire de huit mille tonnes...

Réponse : gardez votre brouette monsieur, nous n'acceptons pas les retours...

[inviteec2a9b4e]

D'accord, merci pour ton explication. On va travailler la dessus pour essayer de trouver quelque chose de cohérent. Ça m'a bien aidé

En faite, le problème est que nous n'avons pas vraiment de cahier des charges. On a un objectif, on doit le réaliser peu importe comment. On a pas de contrainte, d'aide sur la façon de faire ou autre.

Notre sujet est juste en gros:
"Voila vous avez deux sources et 1 batterie. A vous de les coupler ensemble pour que ca fonctionne. Bon courage à dans 1 mois ! "

Les seules indications se sont les caractéristiques de notre panneau et de notre éolienne + la batterie que j'ai posté sur la page 1.
C'est vrai que j'aurai du les mettre dans le cahier des charges car se sont des contraintes. Autant pour moi

[PIXEL]

que vous n'ayez-pas de cahier des charges , soit...

dans ce cas c'est à vous de le rédiger : c'est le rôle de conseil de l'ingé.

quelques pistes :

contrôle du courant de charge

mesure de la source la plus efficace au temps "T"

décision de la source qui charge ,

etc....

tous les cas sont à imaginer; c'est pas si trivial : y'a du taf pour faire un projet qui tient debout

[inviteec2a9b4e]

Bonjour à tous,

J'ai quasiment fini le cahier des charges mais il y a quelque chose que je ne comprend pas Pixel. Un cahier des charges est bien supposé résumer ce que l'on doit faire afin d'avoir un aperçu global du sujet.
Cependant dans tes pistes tu écrits :
Contrôle du courant de charge, mesure de la source la plus efficace au temps "T", décision de la source qui charge, etc ..

Ce que tu proposes ce sont plutôt des solutions non ? Ce qui serai plus un dossier de spec non ?

En faite, ca peut paraître bête mais j'ai fais énormément de cahier des charges en Info, et je trouve ca hyper cohérent dans le sens ou tu vas devoir expliquer ce que tu veux faire dans ton appli par exemple.
Or en électronique, dans nôtre sujet, ca va être super petit non ?
En dehors du fait que l'on doit faire un couplage avec certain pré-requis je ne vois pas ce que je peux mettre d'autre puisque je dois faire que ca ^^
Peut être que je me trompe totalement, mais ce n'est pas clair pour moi les cahiers des charges en électronique et surtout dans ce cas particulièrement.

[bobflux]

J'ai reçu ton MP mais j'ai pas eu le temps de répondre... voilà, à l'arrache :

Vite fait, je prends le buck parce que c'est le plus simple :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Convertisseur_Buck

Sur cette figure (fig.8) :

https://en.wikipedia.org/wiki/Buck_c..._rectification

On a deux interrupteurs (mosfet et diode ou 2 mosfet) qui s'ouvrent et se ferment en fonction du rapport cyclique D (duty cycle).

Sur le schéma, on appelle le noeud juste en dessous du texte "IL" le noeud S (à la jonction des 2 switch)

Pendant un temps D, le noeud S est à la tension Vin (S1 fermé)
Pendant un temps (1-D), le noeud S est à la tension 0 (S2 fermé)

(ceci en négligeant les résistances des MOS)

La tension moyenne sur le noeud S est donc de Vin * D

OK ?

Maintenant, l'inductance : on peut l'étudier en calculant les variations de courant dedans (voir page wikipedia, on a un triangle plus ou moins déformé), mais on peut aussi dire que :

- La tension au noeud S est un créneau
- On a un filtre passe bas LC entre le noeud S et la sortie
- Si on a bien choisi L et C, ce filtre va bien atténuer le créneau, et garder seulement la valeur moyenne
- Donc, Vout )= Vin*D + une ondulation résiduelle

Alors tu vas me dire, et le courant ? Eh ben, le convertisseur buck que je viens de te montrer est une pure source de tension, tout comme la sortie d'un ampli op.

Tu la représentes comme une source de tension parfaite E=D*Vin avec une résistance interne R égale à la RdsON des MOS, plus quelques résistances parasites, mais surtout la résistance du fil de cuivre dans l'inductance, qui est le plus important.

C'est vraiment une source de tension.

Normalement, on ajoute une contre-réaction, dont le but est de compenser les variations de Vin, et la chute de tension dans R, pour garder une tension de sortie stable. On ajoute aussi une limitation de courant, pour éviter les désagréments.

Par exemple, si R = 0.1 ohm. Vin=10V, D=33%

- À vide, Vout = E = 3.3V
- En charge sous 1A, on a R*I en moins, donc 0.1ohm * 1A, donc Vout = 3.2V
La contre-réaction consiste à augmenter un peu D pour compenser. Sous 1A, si D=34%, alors on retrouve 3.3V en sortie.

Bien bien.

Pour avoir une source de courant maintenant, on ajoute un dispositif qui mesure le courant dans la charge (par exemple un petit shunt avec un ampli dessus) et on ajuste D pour avoir le courant voulu.

Mettons que la charge soit une LED, Vf=2V + 1ohm*I de résistance dynamique (à la très grosse louche)

On veut I=1A, ce qui correspond à Vf=3V, on ajuste D pour que ça corresponde. Si la LED chauffe, Vf change, on réajuste D pour suivre.

L'inconvénient de ce système est que la stabilité et la compensation dépendent de la résistance dynamique de la charge.

Bon, maintenant que t'as compris tout ça, tu l'oublies et tu fais un convertisseur hystérétique :

C'est un buck, et les switch sont contrôlés par un comparateur à hystérésis, qui mesure le courant dans l'inductance (avec un shunt).

Le principe est :

Si IL > 1.2A, j'ouvre S1 et je ferme S2, donc IL commence à diminuer
Si IL < 0.8A, j'ouvre S2 et je ferme S1, donc IL commence à augmenter

J'ai IL moyen = 1A, et c'est fini, voilà.

L'inconvénient est que la fréquence n'est pas fixe, elle dépend de Vin, Vout et IL, donc c'est plus difficile à filtrer au niveau CEM.

Mais ça se fait avec 3€ de composants... et c'est bidirectionnel, soit dit en passant.

[Antoane]

Bonsoir,

N'existe-t-il pas de topologies à entrée tension, mais sortie en courant plutôt qu'en tension ?
I.e. : dans les limites du raisonnable, le courant de sortie n'est fonction que de la tension d'entrée et du rapport cyclique (et donc pas trop de la charge).

Il me semble que ça existe, mais je n'ai plus ça en tête et ne voit pas trop comment faire

Bonne journée.

[antek]

Oui en effet c'est ca. Pour les accu: 4*2600 mAh = 10400 mAh en tout.

Si les accus sont en série c'est 2600 mAh en tout.

[stefjm]

Bonsoir,

N'existe-t-il pas de topologies à entrée tension, mais sortie en courant plutôt qu'en tension ?
I.e. : dans les limites du raisonnable, le courant de sortie n'est fonction que de la tension d'entrée et du rapport cyclique (et donc pas trop de la charge).

Il me semble que ça existe, mais je n'ai plus ça en tête et ne voit pas trop comment faire

Bonne journée.

Bonjour,
C'est le hacheur série (Buck) sans le condensateur de filtrage en sortie.
Alimentation en source de tension.
Sortie en source de courant avec l'inductance de la charge.
Cordialement.