Description de la plateforme PLER

Coût total d’investissement : 360k€ (projets de recherche et contrats)

La plate­forme expéri­men­tale PLER est divisée en deux par­ties. La pre­mière par­tie (Figure1) est située sur le toit de l’UTC (bâti­ment PG2). Elle se com­pose elle-même d’une par­tie puis­sance et d’une par­tie mesure.

La par­tie puis­sance com­porte 16 pan­neaux pho­to­voltaïques (PV), Solar-Fab­rik SF 130/2–125, 125W sous STC (Stan­dard Test Con­di­tions), un aérogénéra­teur (Joli­et Cyclone, 1kW sous un vent nom­i­nal de 9m/s) et un cof­fret de rac­corde­ment des PV per­me­t­tant de cou­pler ces derniers de dif­férentes manières.

La par­tie mesure (Fig­ure 2) com­porte un ané­momètre, deux cap­teurs d’ir­ra­di­a­tion solaire (CIMA TECHNOLOGIE, CT-RM et SMA, SUNNY SENSORBOX) et deux son­des de tem­péra­ture (CIMA TECHNOLOGIE, PT100).

Ces deux cap­teurs d’ir­ra­di­a­tion solaire pos­sè­dent des car­ac­téris­tiques totale­ment dif­férentes. En effet, le pre­mier est un pyra­nomètre (spec­tre large, temps de réponse petit, bonne pré­ci­sion et grande fréquence d’échan­til­lon­nage) et le sec­ond est un solarimètre. Le pyra­nomètre est donc plutôt util­isé pour pro­duire des tests expéri­men­taux sur une échelle de temps de l’or­dre de la journée. Le solarimètre est tout le temps con­nec­té et per­met de déter­min­er le gise­ment annuel sur plusieurs années. Les deux son­des de tem­péra­ture per­me­t­tent de mesur­er la tem­péra­ture de l’air ain­si que la tem­péra­ture de cel­lules des PV.

La sec­onde par­tie (Fig­ure 3) est située deux étages plus bas (salles O114, O115 et O116 au rez-de-chaussée du bâti­ment PG2). Dans ces trois salles, il y a cinq postes de tra­vail qui sont tous équipés d’un PC et d’un sys­tème temps réel (dSPACE (1104, 1103 et 1006) ou OPAL-RT (OP4510)). Les sys­tèmes temps réel per­me­t­tent de faire du con­trôle com­mande en temps réel à l’aide de cartes DSP[1] ou FPGA[2] hautes performances.

[1] Dig­i­tal Sig­nal Processor

[2] Field Pro­gram­ma­ble Gate Arrays

Les cinq postes peu­vent fonc­tion­ner indi­vidu­elle­ment mais sont par­fois inter­con­nec­tés, tout dépend des besoins et des val­i­da­tions expéri­men­tales à met­tre en place. Les postes de tra­vail 1 et 2 sont respec­tive­ment un ému­la­teur de sys­tème pho­to­voltaïque et un ému­la­teur d’aérogénéra­teur. Le poste 3 est essen­tielle­ment dédié au stock­age élec­trochim­ique et élec­tro­sta­tique. Le poste 4 est util­isé pour faire de la val­i­da­tion glob­ale du micro-réseau. Pour finir, le poste 5 est un banc aérogénéra­teur avec soufflerie.

Pour finir, la plate­forme pos­sède égale­ment divers­es résis­tances de puis­sance, induc­tances et autres capacités.

Poste de travail 1

Description

Ce poste de tra­vail est un ému­la­teur de sys­tème pho­to­voltaïque, il se compose :

• d’un PV (Solar-Fab­rik, SF 130/2–125),
• de deux pyra­nomètres et de trois cap­teurs de tem­péra­ture (CIMA TECHNOLOGIE, 6450 et PT100),
• d’un PC et d’un sys­tème temps réel,
• de quar­ante-deux halogènes (Leroy Mer­lin, 500W x 42).

Objectifs scientifiques

Les prin­ci­paux objec­tifs sci­en­tifiques à attein­dre à par­tir de ce poste sont de :

• mod­élis­er les PV pour dif­férentes irra­di­a­tions et tem­péra­ture de cel­lule (avec ou sans ombrage),
• tester et valid­er des algo­rithmes d’extraction du max­i­mum de puis­sance des PV.

Poste de travail 2

Description

Ce poste de tra­vail est un ému­la­teur d’aérogénérateur, il se compose :

• d’un con­ver­tis­seur sta­tique à 4 bras (SEMIKRON, SKM100GB063D),
• d’une carte de con­ver­sion « resolver-incré­men­tal » (COMPAUT, R‑INC1024-G-B1),
• d’un ému­la­teur d’aérogénérateur (par­tie mécanique) qui est com­posé d’un vari­a­teur de vitesse indus­triel (Park­er, C3S063V2F10), d’un ser­vo­mo­teur brush­less (Park­er, NX430EAJR7000) et d’un cou­plemètre (SCAIME, DR2513),
• d’un PC et d’un sys­tème temps réel,
• d’un aérogénéra­teur Park­er, NX430EAJR7000 avec 6 phas­es sor­ties au lieu de 3.

Objectifs scientifiques

Les prin­ci­paux objec­tifs sci­en­tifiques à attein­dre à par­tir de ce poste sont de :

• tester et valid­er des com­man­des scalaires, vec­to­rielles, avec ou sans cap­teur de posi­tion mécanique sur l’aérogénérateur,
• tester et valid­er des algo­rithmes d’extraction du max­i­mum de puis­sance sur l’aérogénérateur.

Poste de travail 3

Description

Ce poste de tra­vail est essen­tielle­ment dédié au stock­age élec­trochim­ique et élec­tro­sta­tique, il se compose :

• d’un con­ver­tis­seur sta­tique à 4 bras (SEMIKRON, SKM100GB063D),
• de huit élé­ments de stock­age élec­trochim­ique acide-plomb gel (Son­nen­schein, S12/130 A),
• d’un PC et d’un sys­tème temps réel,
• d’un super­con­den­sa­teur (Maxwell Tech­nolo­gies, BMOD0094 P075 B02),
• d’un groupe élec­trogène SDMO 6kVA.

Objectifs scientifiques

Les prin­ci­paux objec­tifs sci­en­tifiques à attein­dre à par­tir de ce poste sont de :

• mod­élis­er les sys­tèmes de stock­age élec­trochim­ique en vue de leurs commandes,
• mod­élis­er les sys­tèmes de stock­age élec­tro­sta­tique en vue de leurs commandes,
• tester et valid­er des mod­èles numériques ou expéri­men­taux pour le groupe diesel,
• tester et valid­er des algo­rithmes de com­mande per­me­t­tant un démar­rage d’un groupe élec­trogène en com­bi­nai­son avec un super­con­den­sa­teur (hybri­da­tion d’énergie).

Poste de travail 4

Description

Ce poste de tra­vail est util­isé pour la val­i­da­tion glob­ale du micro-réseau, il se compose :

• d’un con­ver­tis­seur sta­tique à 12 bras (SEMIKRON, SKM100GB063D),
• de deux ali­men­ta­tions con­tin­ues de 3,3kW cha­cune (TDK-Lamb­da, GEN600‑5.5 et GEN60-55),
• de trois charges élec­tron­iques pro­gram­ma­bles à découpage de 2,6kW cha­cune (Chro­ma, 63201 et 63202),
• d’une charge élec­tron­ique pro­gram­ma­ble linéaire de 2kW (PUISSANCE+, PL-2000‑A),
• d’une charge élec­tron­ique pro­gram­ma­ble linéaire de 3kW (PUISSANCE+, PL-3000‑A),
• d’un amplifi­ca­teur linéaire monophasé de 3kVA (PUISSANCE+, PA-3000‑B),
• d’un amplifi­ca­teur linéaire triphasé de 3kVA (PUISSANCE+, PA-1000-AB x 3),
• de huit élé­ments de stock­age élec­trochim­ique acide-plomb gel (Son­nen­schein, S12/130 A),
• d’un PC et d’un sys­tème temps réel,
• de douze élé­ments de stock­age élec­trochim­ique acide-plomb liq­uide (CLASSIC SOLAR EXIDE, OPZS 2V-550Ah).

Objectifs scientifiques

Les prin­ci­paux objec­tifs sci­en­tifiques à attein­dre à par­tir de ce poste sont de :

• tester et valid­er des mod­èles numériques ou expéri­men­taux,
• tester et valid­er des algo­rithmes d’extraction du max­i­mum de puis­sance des sources à éner­gies renouvelables,
• tester et valid­er des algo­rithmes de com­mande com­plex­es per­me­t­tant de fonc­tion­ner en autonome et en injec­tion réseau.

Poste de travail 5

Description

Ce poste de tra­vail est un banc aérogénéra­teur avec souf­flerie, il se compose :

• d’une éoli­enne de 400W (ATMB Marine, D400),
• d’un ensem­ble « souf­fleur » avec trois pales, moteur asyn­chrone et vari­a­teur de vitesse de 45kW (Schnei­der Elec­tric, ATV212HD45N4),
• d’une charge élec­tron­ique pro­gram­ma­ble à découpage de 2,6kW (Chro­ma, 63201),
• d’un codeur incré­men­tal, d’une sonde Pitot et d’un cap­teur de pres­sion différentielle,
• d’un pont de diodes triphasé,
• d’un PC et d’un sys­tème temps réel.

Objectifs scientifiques

Les prin­ci­paux objec­tifs sci­en­tifiques à attein­dre à par­tir de ce poste sont de :

• tester et valid­er des ému­la­teurs numériques de cap­teurs de posi­tion mécaniques,
• tester et valid­er des algo­rithmes d’extraction du max­i­mum de puis­sance et de lim­i­ta­tion de puissance.

Chaque con­ver­tis­seur sta­tique est équipé de cartes élec­tron­iques. Il y a des cartes qui per­me­t­tent l’interfaçage entre le sys­tème temps réel et les inter­rup­teurs de puis­sances, des cartes pour mesur­er les ten­sions et des cartes pour mesur­er les courants. Toutes ces cartes ont été dévelop­pées au sein du Lab­o­ra­toire de recherche AVENUES et réal­isées par le ser­vice élec­tron­ique de l’UTC.

Pour effectuer des relevés, des essais et des tests de mise au point, la plate-forme PLER pos­sède égale­ment les appareils élec­tron­iques suivants :

• deux sys­tèmes d’acquisition hautes per­for­mances (YOKOGAWA, SL1000),
• un oscil­lo­scope couleur (Tek­tron­ix, TDS2024B),
• un analy­seur de puis­sance (FLUKE, 43B),
• un mul­ti­mètre dig­i­tal (FLUKE, 8846A),
• un mul­ti­mètre portable (FLUKE, 87V),
• un généra­teur de fonc­tions (CENTRAD, GF 266),
• une dou­ble ali­men­ta­tion sta­bil­isée (metrix, AX 502),
• des son­des de ten­sion (metrix, MX 9030),
• des son­des de courant (CHAUVIN ARNOUX, E3N).