Les systèmes solaires sont également équipés d'onduleurs pour convertir le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif. Ces systèmes nécessitent un onduleur pour fonctionner efficacement, qu'ils soient connectés ou non au réseau. Aujourd'hui, nous allons découvrir l'onduleur connecté au réseau, son prix et les différentes manières de le connecter au réseau. Mais avant cela, nous allons aborder le principe de fonctionnement de l'onduleur connecté au réseau.
Qu'est-ce qu'un onduleur réseau et quelle est sa fonction ?
Il s'agit d'un composant électronique utilisé pour exploiter l'énergie solaire produite par les panneaux photovoltaïques. Un onduleur raccordé au réseau (GTI) est connecté aux panneaux solaires pour convertir le courant continu (CC) qu'ils génèrent en courant alternatif (CA). Un système raccordé au réseau fonctionne sans batteries et les onduleurs raccordés au réseau peuvent être utilisés pour les panneaux solaires, les éoliennes et les centrales hydroélectriques.
Les onduleurs raccordés au réseau peuvent convertir le courant à la fréquence du réseau électrique de 60 Hz à 50 Hz, couramment utilisée par les générateurs électriques locaux. Un GTI utilise la tension variable non régulée d'un panneau solaire pour la convertir en courant alternatif synchronisé avec le réseau. En cas de panne du réseau, un GTI coupe automatiquement l'alimentation électrique des lignes électriques.
Quel est le principe de fonctionnement d'un onduleur connecté au réseau ?
Avant d'aborder le principe de fonctionnement d'un onduleur de réseau, il est nécessaire de comprendre son circuit . Ce circuit est composé de condensateurs (C), de diodes (D), d'inductances (L), de transformateurs (T) et de transistors MOSFET (Q). Le processus de conversion se divise en trois étapes. L'onduleur de réseau doit synchroniser sa fréquence, son amplitude et sa forme d'onde avec le réseau électrique et injecter un courant sinusoïdal dans la charge.
Remarque : L’onduleur raccordé au réseau sera surchargé si la tension de sortie est supérieure à la tension du réseau. Si elle est inférieure, il risque d’absorber du courant au lieu d’en fournir.
Étape 1st
À ce stade, le courant continu (CC) d'entrée est converti en courant alternatif (CA) de 60 Hz . La tension d'entrée est initialement élevée par un convertisseur élévateur composé de C2 (condensateur), Q1 (MOSFET), L1 (inductance) et D1 (diode). Pour un générateur photovoltaïque de plus de 50 V, l'une des barres d'entrée CC doit être mise à la terre. Théoriquement, l'une ou l'autre des deux barres peut être connectée à la terre, généralement la négative.
Dans les configurations interactives avec le réseau, les conducteurs de courant alternatif de sortie doivent être isolés du courant continu au cas où l'entrée de courant continu présenterait un chemin de conduction vers la terre.
2ème étape
Le courant alternatif obtenu est ensuite converti au niveau requis par un transformateur élévateur basse fréquence. Il s'agit d'un étage de conversion CC-CC à modulation de largeur d'impulsion (MLI), essentiellement un pont en H avec convertisseur d'isolation. Cet étage comprend C3 (condensateur), Q2-Q5 (MOSFET), T1 (transformateur), L2 (inductance) et D2-D5 (diodes). Un convertisseur demi-pont ou un convertisseur direct peut également être utilisé pour des puissances inférieures à 1 000 watts.
Une liaison CC est prévue pour la sortie CA de l'onduleur, et sa tension doit être supérieure à la tension de crête du réseau . Par exemple, pour 120 V CA, la tension CC doit être supérieure à 120° − 2 = 168 V, généralement entre 180 V et 200 V, et pour 240 V CA, une tension CC de 350 à 400 V est nécessaire. Il s'agit d'une autre étape importante du principe de fonctionnement d'un onduleur raccordé au réseau.
Des transformateurs basse fréquence (BF) sont également utilisés dans certains modèles d'onduleurs commerciaux à l'étage de sortie, au lieu d'un transformateur haute fréquence dans la section CC-CC. Avec cette méthode, l'entrée est convertie en courant alternatif 60 Hz et un transformateur la modifie aux niveaux requis, assurant ainsi l'isolation.
Remarque : Les conducteurs des panneaux photovoltaïques non isolés ne peuvent pas être reliés à la terre.
Cependant, avec un convertisseur élévateur T1 (transformateur), l'étage de conversion (premier étage) peut être supprimé . Mais cela peut engendrer une inductance de fuite importante, provoquant des pics de tension sur les redresseurs et les transistors FET, ainsi que d'autres effets indésirables. C'est généralement le cas des systèmes sans transformateur.
3ème étape
Il comprend une conversion supplémentaire pour la partie restante du courant alternatif vers la sortie du second étage. Dans cet étage, un pont en H complet est utilisé pour convertir le courant continu en courant alternatif. Les transistors IGBT Q6-Q9 (MOSFET), le condensateur C4 et l'inductance L3 sont utilisés. Les MOSFET de cet étage fonctionnent comme des interrupteurs électroniques en mode PWM (modulation de largeur d'impulsion). Des diodes de roue libre antiparallèles sont nécessaires pour cette topologie, offrant un chemin alternatif au courant lorsque les interrupteurs sont ouverts. Un potentiel positif, négatif ou nul peut être appliqué aux bornes de l'inductance L3 en utilisant différents interrupteurs dans le pont en H. Enfin, le filtre LC de sortie réduit les harmoniques de haute fréquence pour produire un signal sinusoïdal.
- Inducteur supplémentaire : Les circuits doivent permettre un flux de courant limité vers les charges et vers la ligne. Un GTE fonctionne comme une source à courant contrôlé plutôt que comme une source de tension, car le réseau agit comme une source à haute impédance. Une grille en L (inductance de couplage supplémentaire) est utilisée entre un GTE et les lignes principales pour absorber la tension alternative supplémentaire, réduisant ainsi les harmoniques de courant générées par la modulation de largeur d'impulsion (MLI).
Remarque : L'introduction de pôles supplémentaires dans la boucle de courant peut entraîner une instabilité du système.
À lire également : Comprendre le principe de fonctionnement d’un système solaire hors réseau
Quels composants sont nécessaires pour installer un onduleur connecté au réseau ?
Après avoir découvert le principe de fonctionnement des onduleurs raccordés au réseau, familiarisez-vous avec leurs composants. Faciles à installer et à entretenir, les onduleurs raccordés au réseau nécessitent un équipement minimal et une maintenance moyenne. Voici quelques composants et câblages nécessaires à l'installation d'un GTI sur site.
1. Isolateurs
Ce sont des composants électroniques clés utilisés dans les onduleurs solaires car ils permettent la communication entre les circuits de contrôle sensibles à basse tension (microcontrôleurs) et les composants haute tension (transistors de puissance).
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2. Compteur net
Il s'agit d'un système de suivi qui surveille les échanges d'électricité entre le domicile et le réseau électrique principal. Il calcule et crédite les propriétaires de panneaux solaires pour l'électricité fournie au réseau par leur installation solaire.
3. Unité de protection
Les onduleurs raccordés au réseau sont dotés d'une protection anti-îlotage ainsi que d'autres fonctions de protection intégrées. Cependant, l'ajout de dispositifs de protection tels que des régulateurs de charge, des interrupteurs de sécurité et des câbles spécifiques complexifie encore davantage le système.
4. Panneaux solaires
Ce sont les composants les plus essentiels car les onduleurs fonctionnent en convertissant l’énergie continue générée par les panneaux solaires en énergie alternative adaptée au fonctionnement des appareils.
5. Câblage
Un câblage approprié, avec raccordement aux panneaux solaires, au tableau électrique principal et au compteur électrique, est nécessaire. La longueur, la largeur et la qualité du câble doivent être optimales pour l'usage prévu. Voyons maintenant comment connecter un onduleur raccordé au réseau électrique.
Voir aussi : Comment câbler un onduleur de 5 000 watts ?
Comment connecter un onduleur Grid Tie au secteur ?
Avant de connecter l’onduleur réseau au secteur, il y a quelques points à comprendre.
1. La fréquence
Les amplis ont une fréquence précise maintenue à 50 Hz, et elle varie légèrement, mais elle se situe généralement entre 49.9 et 50.1 Hz.
2. Racine carrée moyenne
Il s'agit de la valeur efficace (RMS) de la tension d'un signal de 50 Hz , le signal réel pouvant atteindre 325 V. Cette information est essentielle car, lors du branchement d'un onduleur, de telles températures élevées sont générées afin d'assurer la circulation du courant vers les prises. Le principe de fonctionnement d'un onduleur raccordé au réseau, ainsi que son raccordement au secteur, nécessitent une connaissance approfondie de ces facteurs.
3. Chutes de tension
Les prises électriques domestiques reçoivent des tensions variables. Cela est dû à la chute de tension causée par la résistance des connecteurs, fusibles, transformateurs et câbles, ainsi que d'autres composants du circuit. Lorsque vous allumez ou éteignez des appareils énergivores à proximité, vous constaterez des fluctuations et des changements soudains de tension. La tension du réseau électrique est beaucoup plus variable ; par exemple, dans certaines régions, elle est censée être de 230 V avec une tolérance de ± 10 %.
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4. Sinusoïdal
Le signal fourni doit être une onde sinusoïdale nette et précise. Cependant, à certains moments de son cycle, certains appareils non linéaires absorbent leur puissance. Cela introduit une distorsion, expliquant pourquoi le signal n'est pas une sinusoïde parfaite. Les ordinateurs, les lampes fluorescentes, les aspirateurs et autres appareils constituent des charges non linéaires. Pour connecter un onduleur au réseau électrique, il est impératif de maintenir une onde sinusoïdale.
Pour raccorder un onduleur au réseau électrique, il est impératif de synchroniser la fréquence, l'amplitude et la phase de la source d'alimentation (ou onduleur). Ce dernier doit également fournir un courant sinusoïdal à la charge. Dans le cas contraire, il risque de ne pas détecter les états haut et bas de la sortie, ce qui peut engendrer des problèmes. Un inducteur de couplage (grille en L) doit être installé entre le système et le réseau afin d'absorber les surtensions du courant alternatif. Une distance d'environ 500 millimètres doit être respectée entre l'onduleur et les parois (supérieure, inférieure et latérales), ainsi qu'entre deux onduleurs.
Voici les étapes de raccordement. L'onduleur de réseau mentionné ici est l'onduleur Luminous, mais la plupart des onduleurs suivent une procédure similaire.
Étape 1 : Commencez par couper l’alimentation principale. Coupez le disjoncteur miniature (MCB) du tableau de distribution électrique.
Étape 2 : Raccordez ensuite le câble de sortie réseau de l’onduleur au boîtier de distribution CA. Lors du raccordement, tenez compte du principe de fonctionnement de l’onduleur raccordé au réseau.
Étape 3 : Raccordez le câble de sortie du boîtier de distribution CA au boîtier du disjoncteur CA
Étape 4 : La connexion entre le boîtier MCB AC et le compteur net, ainsi qu'avec les différents appareils de la maison, se fera automatiquement.
Remarque : Il est recommandé de faire appel à des techniciens et des électriciens pour ce type de travaux.
Voir aussi : Comment fonctionne un onduleur hybride ?
Quel est le prix d'un onduleur connecté au réseau ?
Le prix d'un onduleur réseau dépend de sa puissance et de ses phases, ainsi que du type d'onduleur réseau choisi. En général, vous devrez dépenser environ 911 $ ou plus Pour un onduleur raccordé au réseau. Cependant, la plupart des onduleurs sont intégrés aux systèmes d'énergie solaire et peuvent représenter environ 20 % du coût total du système. Il est toutefois utile de connaître le prix après avoir appris le principe de fonctionnement d'un onduleur raccordé au réseau.
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Quels sont les types d’onduleurs connectés au réseau ?
Après avoir compris les onduleurs connectés au réseau, jetez un œil aux types parmi lesquels choisir.
1. Onduleurs centraux : Fonctionnement similaire aux onduleurs de chaîne, mais avec une plage de puissance plus élevée. Résistants aux intempéries, ils conviennent aux grandes centrales solaires.
2. Micromètre : Ces appareils, à la pointe de la technologie, convertissent le courant continu (CC) en courant alternatif (CA) directement à l’arrière des panneaux solaires. Sans fil, ils ne sont pas ombragés. Les micromètres offrent des systèmes de surveillance individuels et peuvent être adaptés aux besoins. Idéaux pour les espaces restreints, ils sont cependant onéreux.
3. Optimiseurs de puissance : Fixés à l’arrière des panneaux solaires, ils fonctionnent comme des micromètres. Ils offrent une analyse des performances du système et un suivi individuel des panneaux. Les optimiseurs de puissance sont moins coûteux que les micromètres.
4. Onduleurs de chaîne : Ce sont les onduleurs raccordés au réseau les plus courants. Les onduleurs de chaîne sont câblés en série et chaque chaîne convertit le courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Fiables et abordables, ces onduleurs conviennent particulièrement aux applications commerciales et aux petits logements.
Aujourd'hui, vous avez découvert le principe de fonctionnement d'un onduleur connecté au réseau, ce qui était plutôt intéressant. Compte tenu des composants utilisés, le prix d'un onduleur connecté au réseau peut varier, mais il peut varier selon le lieu, le fabricant, la marque et d'autres facteurs. Comment connecter un onduleur connecté au réseau ? La réponse est simple : il suffit de suivre les étapes mentionnées ci-dessus. Cependant, nous déconseillons l'installation soi-même.
Recommandation : Un onduleur hybride peut-il fonctionner sans batterie ?
