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Principe de fonctionnement d'un régulateur solaire

Qu'est-ce qu'un régulateur de charge/décharge solaire ?

₁ Description

Le régulateur de charge/décharge est associé à un générateur photovoltaïque, il a pour rôle, entre autres, de contrôler la charge de la batterie et de limiter sa décharge. Sa fonction est primordiale, car elle a un impact direct sur la durée de vie de la batterie.

On trouve sur les installations plusieurs technologies de contrôleur de charge :

Régulation tout ou rien (TOR) par coupure électromécanique. Ce type de régulateur n'est plus commercialisé et est amené à disparaitre.
Régulation MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) avec deux types de couplage sur la batterie.
Couplage direct appelé régulateur PWM (Pulse With Modulation).
Couplage par adaptateur d'impédance appelé régulateur MPPT (Maximum Power Point Tracking).

₂ Fonctionnement

1/ Régulation PWM (Pulse Width Modulation)

Le régulateur est inséré entre le champ photovoltaïque et la batterie. Il est composé d'un interrupteur électronique fonctionnant en MLI (Modulation de Largeur d'Impulsion) et d'un dispositif anti-retour (diode).

L'ouverture et la fermeture de l'interrupteur électronique s'effectuent à une certaine fréquence, ce qui permet de réguler le courant de charge en fonction de l'état de charge avec précision.

Lorsque la tension batterie est inférieure à la tension de limitation du régulateur, l'interrupteur est fermé. La batterie se charge alors avec le courant correspondant à l'ensoleillement. On est en phase "Bulk".

Lorsque la tension batterie atteint un seuil de régulation prédéterminé, l'interrupteur s'ouvre et se ferme à une fréquence fixe pour maintenir un courant moyen injecté dans la batterie. La batterie est chargée, on est en phase "Floating".

Attention
Le régulateur PWM ne peut fonctionner qu'exclusivement avec des modules photovoltaïques 36 ou 72 cellules (12V ou 24V).

2/ Régulateur MPPT (Maximum Power Point Tracking)

Le régulateur de charge est composé d'un convertisseur DC/DC à découpage de haut rendement qui assure trois fonctions :

- Détection de la puissance maximale du champ photovoltaïque tant que la batterie n'est pas chargée.

- Conversion DC/DC.

- Régulation de la tension de sortie en fonction de la phase de charge (Bulk, Absorption et Floating).

A savoir
Le convertisseur DC/DC est utilisé comme abaisseur de tension. Ce qui signifie que la tension MPP du générateur photovoltaïque doit toujours être supérieure à la tension batterie.

Le champ solaire est connecté à l'entrée du régulateur et la batterie à sa sortie. Lorsque la tension batterie est inférieure à la tension de régulation, le régulateur fait fonctionner le générateur photovoltaïque à puissance maximale Pmpp et transfère cette puissance à la sortie.

Par conception, le régulateur MPPT permet un gain de production de 5 à 30% par rapport à un régulateur PWM. Ce gain augmentera en hiver et pendant les périodes de faible ensoleillement.

Le régulateur de charge MPPT permet une plus grande souplesse au niveau du choix des panneaux. En effet, tous les types de module photovoltaïque peuvent être utilisés du moment que l'on reste dans les tolérances de tension (V) et de courant (A) du régulateur.

Pour bien choisir le modèle adapté à vos panneaux solaires, utiliser le Calculateur MPPT de VICTRON

₃ Résumé

Contrôleur de charge PWM	Contrôleur de charge MPPT
Couplage direct du champ PV sur la batterie	Charge de la batterie via un convertisseur abaisseur de tension
La tension nominale de la chaîne PV doit être compatible avec la tension batterie	La tension nominale de la chaîne PV peut être supérieure à la tension batterie
Optimisation énergétique lorsque la température des modules est élevée et que la batterie est presque chargée.	Gain énergétique maximal lorsque la température des modules est basse et que la batterie est faiblement chargée
Typiquement adapté pour des petits systèmes PV < 200Wc	Plus adapté pour des puissances PV > 200Wc
Nécessite l'utilisation de modules de 36 ou 72 cellules	Possibilité d'utiliser des modules quel que soit le nombre de cellules
Champ PV dimensionné en courant (basé sur le courant de charge de la batterie)	Champ PV dimensionné en puissance (basé sur le courant max de charge x la tension batterie)
Câble PV de grosse section et nécessite une boîte de jonction quand la puissance le justifie	Possibilité de s'affranchir de boîte de jonction dans certains cas et de réduire la section des câbles