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Auteur Sujet: schema d'alim solaire : (de principe)  (Lu 56 fois)

francoisp31

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schema d'alim solaire : (de principe)
« le: novembre 07, 2018, 12:09:24 pm »

Bonjour,

Un ami plus expérimenté m'a proposé le schéma https://i.pinimg.com/originals/c0/3b/85/c03b859a0c29b23888060b6272bcc562.png pour une alimentation solaire + batterie.
Il m'a bien précisé qu'il s'agit d'un schéma fait à la "vas vite" sans vérifications des valeurs, mais à considérer comme un schéma de principe.

Me vient alors 3 questions, 

  • Premièrement comment dois je m'y prendre pour calculer le tout,  Dois je me fixer aux composants choisis ? ou uniquement à la famille de composant et refaire mon propre schéma avec les composants (datasheets) que je vais utiliser pour avoir des valeurs fiables ?
  • Deuxièmement, j'ai peine à croire qu'un panneau solaire, en particulier avec une oscillation générée par un 4093 puisse delivrer un fort courrent en 220V 50Hz malgré le transofmateur : y a t il un montage équivalant qui me permettrai de garantir un usage autour des 1 à 5A  ?
  • Enfin y a t il une ou plusieurs erreurs fondamentales   dans ce schéma à revoir avant même de commencer à étudier le sujet ?

Il s'agit donc d'une alimentation via panneaux solaires et batteries  avec une sortie 12V stable continue et une sortie 220V50Hz comme projet...
Je n'ai rien commencé pour l'instant. Hormis demandé ce schéma de principe.

Merci pour les conseils.

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vptech

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Re : schema d'alim solaire : (de principe)
« Réponse #1 le: novembre 07, 2018, 12:55:59 pm »

Bonjour,
La première remarque que je peux faire c'est que la partie chargeur du schéma est "remplie de pertes". En effet, partir de 24V vers 12V en passant par une série de régulateurs linéaires, ça va non seulement chauffer "dur" mais aussi gaspiller plus de la moitié de l'énergie fournie par le panneau. De plus, si c'est juste "de principe" ça va être très difficile à mettre au point car c'est bourré de feedbacks dans tous les coins, au point que c'est peu compréhensible. De plus, des batteries 2x6V = 12V qui passent ensuite vers un régulateur 12V, c'est non seulement inutile mais en plus ça ne marchera pas.

Le principe très général (avant la compréhension de tout schéma) pour l'exploitation d'un panneau solaire est qu'il faut respecter au moins deux conditions de base:

1) Tirer du courant depuis le panneau jusqu'à ce que sa tension tombe à 80-90% de sa tension à vide
(Meilleur rendement et échauffement limité du panneau qui "n'aime pas" être à vide en plein soleil)
NB: Le "coude" d'écroulement de tension se situe à un courant qui dépend bien entendu de l'ensoleillement. Donc le courant tiré doit bien s'ajuster intelligemment.

2) Charger la/les batterie(s) (au plomb 12V, vu le schéma) tant que sa/leur tension ne dépasse pas 13.5V
Cela signifie qu'en cas d'ensoleillement avec batterie chargée il faut dissiper la puissance électrique du panneau dans une charge résistive de délestage.

Partant de ces principes fondamentaux, la meilleure architecture (mais assez complexe) consisterait en:

1) Un convertisseur DC-DC avec sortie en mode courant, et dont la consigne du courant de sortie serait dynamiquement ajustée d'après la chute de tension présente en entrée (80-90% x 24V étant l'équilibre à viser).

2) Ce convertisseur en mode courant débitant dans la batterie 12V par une diode: Un superviseur de tension batterie qui viendrait commuter une charge résistive dès que la tension dépasserait 13.8V et la déconnecterait dès que la dite tension descend à 13.2V (hystérésis pour éviter les basculements incessants). Je suppose que la tension batterie serait alors pleinement exploitable telle quelle.

Comme c'est un peu compliqué pour un novice, je conseillerais plus simple, et presque aussi bien:

1) Deux batteries 9V (ou 3 x 6V) en série faisant au total 18V (soit 75% de 24V).
2) Le panneau chargeant les batteries directement par l'intermédiaire de 3 diodes de puissances en série.
(Du moment que le courant maxi de charge des batteries est dimensionné en rapport avec le courant maxi du panneau, ça se débrouillera très bien et le panneau 24V sera "tiré" à 18 + 3x0.7 = 20V environ, soit 83%, pas mal).
3) Un convertisseur DC-DC du commerce (voire un petit module TRACO) qui convertit le 18V en 12V bien stable avec peu de pertes.
4) Le système de supervision de surcharge toujours là (comme dans l'autre système) fait avec un trigger de Schmidt à ampli-op, un transistor de puissance et des grosses résistances sur radiateurs (dimensionnées pour la pleine puissance du panneau). Dans ce cas on pourrait choisir des seuils vers 19.5V et 18.5V.
« Modifié: novembre 07, 2018, 12:59:27 pm par vptech »
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vptech

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Re : schema d'alim solaire : (de principe)
« Réponse #2 le: novembre 07, 2018, 02:25:41 pm »

Aussi je réponds séparément à cette question: "Deuxièmement, j'ai peine à croire qu'un panneau solaire, en particulier avec une oscillation générée par un 4093 puisse delivrer un fort courrent en 220V 50Hz malgré le transorfmateur : y a t il un montage équivalant qui me permettrai de garantir un usage autour des 1 à 5A ?"

Pour ce qui est du panneau solaire, je n'ai aucune idée de sa puissance (donc de sa taille) mais pour tirer 5A en 220V, soit 1100 watts (donc plus de 92A en 12V!), il faut en effet un bidule de quelques mètres carrés, avec une bonne cinquantaine de kilos de batteries, déjà rien que ça.

Le 4093 est l'oscillateur pilote pour commander le driver 50-60Hz. Ce n'est pas cela qui me choque mais le manque de driver intermédiaire pour commuter les MOSFETS avec peu de pertes (grosses capacités de gates à "vaincre") car ici les pertes sont fatales (durant la transition: 92A x 6V ~ 550W dissipés par les puces en transitoire). Quant au transformateur (qui doit lui aussi faire plusieurs dizaines de kilos pour transformer 1100W à 50-60Hz), il faut qu'il soit conçu pour cet usage (donc difficile à trouver et à prix prohibitif). Les transformateurs abaisseurs utilisés "à l'envers" en attaquant par le secondaire ont un très mauvais rendement (le secondaire est enroulé à l'intérieur et non pas côte à côte avec le primaire, à quelques rares exceptions près). Ca marche pour bricoler mais pas pour faire même une centaine de watts.

En conclusion: Pour une utilisation plus réaliste (en rapport avec le panneau et les batteries disponibles), une fois fixé sur la puissance utilisable, l'achat d'un "inverter" (onduleur) du commerce, même de qualité médiocre, vous donnera de meilleurs performances pour dix fois moins cher (voire encore moins) que l'équivalent construit selon la méthode proposée. (Les petits onduleurs modernes convertissent d'abord la tension à haute fréquence pour réduire la taille et le coût du transformateur, puis génèrent le 50Hz "en escaliers", déjà mieux que le carré brut, avec des drivers fonctionnant directement à 310VDC). La réalisation d'un onduleur par vous même n'a d'intérêt que pour le plaisir de le concevoir et de le mettre au point, et elle n'est pas sans danger.
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francoisp31

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Re : schema d'alim solaire : (de principe)
« Réponse #3 le: novembre 07, 2018, 04:09:50 pm »

Merci pour ces éclaircissements bienvenues et clairs :)
on va donc devoir revoir tout ça et préciser les besoins et les faisabilités :)
 Je vais essayé de croiser mon camarade dans les jours à venir :) 
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