Principe de fonctionnement d'un onduleur solaire

Qu'est-ce qu'un onduleur autonome ?

₁ Description

Un onduleur solaire est un convertisseur de tension (V), il transforme une tension continue comme celle d'une batterie ou d'un panneau solaire en une tension alternative que l'on peut retrouver sur les prises classiques d'une habitation par exemple.

Il existe 3 types d'onduleurs solaires.

1. L'onduleur réseau qui est utilisé pour injecter la production solaire sur le réseau électrique, la présence du réseau est obligatoire pour qu'il fonctionne, c'est une sécurité pour les techniciens qui interviennent sur le réseau.
2. L'onduleur hors réseau que l'on retrouve sur les systèmes isolés du réseau électrique, c'est lui qui crée un réseau identique à partir d'une batterie en totale autonomie.
3. L'onduleur hybride qui est un mélange de deux technologies précédentes, il est capable d'injecter de l'énergie sur le réseau à partir des panneaux solaires ou des batteries et il peut créer un réseau identique en cas de coupure de courant. On l'utilise en général dans des systèmes isolés qui ont un groupe électrogène ou dans des kits solaires autoconsommation avec stockage batterie.

Un onduleur solaire pour site isolé a pour fonction principale de convertir une tension continue comme celle d'une batterie en tension alternative semblable à celle du réseau électrique domestique 230V (ERDF).

En partant d'un parc batterie en 12V, 24V ou 48V on obtient une tension de sortie alternative sinusoïdale, 230Vac en monophasé et 400Vac en triphasé sous une fréquence de 50Hz, par exemple.

₂ Fonctionnement

La création d'une sinusoïde à partir d'une tension continue s'obtient grâce à des impulsions de tension de largeur bien déterminée, cette technologie fait appel à la MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) ou PWM (Pulse width Modulation).

En pratique, l'onduleur est composé d'un ensemble de composants actifs (interrupteurs électroniques) et de composants passifs (transformateur).

L'onduleur doit tolérer un large plage de tension en entrée (-10% à +30%) à cause des variations de tension nominale de la batterie selon les différentes conditions de fonctionnement.

₃ Utilisation

1/ Puissance nominale

La puissance nominale d'un onduleur est en général exprimée en Volt/Ampère (VA), puissance apparente, ou en Watt (W). C'est la puissance que le convertisseur peut délivrer en régime constant à une température donnée (souvent 25°C).

2/ Capacité de surcharge

Appelé plus communément "puissance crête/de pointe", cette fonction est la capacité de l'onduleur à supporter un courant d'appel plus élevé que son courant nominal sur une courte période. Elle est en moyenne deux fois supérieure à la puissance nominale.

Exemple : Un onduleur 800VA pourra supporter 1600VA pendant 5 secondes.

Le but est d'assurer le démarrage des charges ayant un courant d'appel élevé tel que les compresseurs de Frigo (jusqu'à 20 fois sa puissance nominale au démarrage) ou les moteurs de pompe.

3/ Signal de sortie

La qualité de la sinusoïde est importante, car elle influe directement sur l'alimentation des récepteurs sensibles comme les cartes électroniques et les alimentations de PC par exemple. Cette tension de sortie sinusoïdale est définie par le taux d'harmoniques, il doit être inférieur à 5%.

A savoir
On appelle un onduleur de ce type "pure sinus".

4/ Rendement

Comme tous les convertisseurs d'énergie, l'onduleur à un rendement exprimé en %, il est le rapport entre l'énergie absorbée et l'énergie restituée avec un facteur de puissance donné (Cos Phi).

Exemple : Un onduleur avec un rendement de 90% sur lequel est branché un récepteur de 100W aura besoin de 110W pour pouvoir l'alimenter.

Ce rendement est variable en fonction des modèles, mais il dépend aussi :

- De la puissance nominale de l'onduleur
- De la tension DC en entrée
- De la technologie utilisée
- De la présence ou non d'un transformateur

5/ Consommation

L'onduleur consomme de l'énergie qu'il y ai une charge de connecté ou qu'il soit en veille. Lorsqu'il est à vide, c'est-à-dire qu'aucun récepteur n'est alimenté, sa consommation varie entre 0.5 et 1% de sa puissance nominale en fonction des modèles. Soit environ ~10W pour un onduleur de 1000W, ce qui n'est pas négligeable sur site autonome.

Pour réduire cette consommation, il existe des modes "stand-by". L'onduleur envoie des impulsions à intervalles réguliers, toutes les 2 secondes par exemple, pour détecter la présence d'un consommateur. Lorsqu'une charge est branchée, démarrage d'un frigo par exemple, l'onduleur détecte le passage de courant au moment de l'impulsion de tension et se met en marche.

6/ Protections

Les onduleurs intègrent de base plusieurs sécurités :

• Protection contre la surcharge
• Protection contre le court-circuit
• Protection en température
• Protection contre une tension trop élevée ou trop faible (paramétrable le plus souvent)

À lire également

Principe de fonctionnement d'un onduleur solaire

Installer un onduleur solaire

Choisir un onduleur solaire