Tracker solaire à deux axes

Chapitre V : Test et simulation de

la Commande du tracker

1. Introduction

Cette dernière étape est consacrée à l'implémentation matérielle, tests et simulations de la technique adoptée dans cette étude, c'est la partie électronique qui va assurer la commande de tout le système. Pour ce faire, il est indispensable d'identifier la technologie choisie ainsi que les blocs qui seront utilisés (Figure V. 1). Notre choix s'est porté sur l'utilisation du microcontrôleur PIC comme un circuit intégré pour l'exécution du programme qui seront traduits en langage C, bien que d'autres cartes puissent être utilisées aussi. Une présentation de l'environnement logiciel est éventuellement décrite dans ce chapitre, expliquant la procédure adoptée pour une simulation en temps réel de ce projet et la description de la réalisation d'une carte de commande du tracker solaire.

Fig. V. 1 Carte de commande d'un tracker solaire.

2. Contexte logiciel

Les microcontrôleurs sont aujourd'hui implantés dans la plupart des grandes applications publiques ou professionnelles, il en existe plusieurs familles. La société Américaine Micro chip Technologie a mis au point dans les années 90 un microcontrôleur : le PIC (Peripheral Interface Contrôler). Ce composant encore très utilisé à l'heure actuelle est un compromis entre simplicité d'emploi, rapidité et prix de revient.

Dans notre cas on a utilisé le microcontrôleur PIC 18F458 programmé avec le langage mikroC, Le mikroC est un compilateur C complet pour PIC de Microchip. Le code source est simulé via PROTEUS.

La figure V. 2 représente la méthodologie suivie pour la simulation de la carte de

commande.

Chapitre II : Gisement solaire et le générateur photovoltaïque

Fig. V. 2 Cheminement de la programmation et de la simulation [1].

3. Écriture du programme

On peut distinguer deux parties dans le programme rédigé avec mikroC le premier consiste à la commande scalaire du moteur le deuxième programme permet de calculer la position solaire et orienter le moteur a cette position.

? Description de l'algorithme

Dans cette stratégie et à partir des données enregistrées au préalables le microcontrôleur lit les variables suivantes : les données du lieu géographique, la latitude et la longitude, la date actuelle, l'horloge en temps réel (RTC : Real Time Clock) et les positions des angles (élévation et azimutale du panneau : détectés via les capteurs de position p1, p2), comme il est montré dans (chapitre 4, la partie 3.1 ) (Méthode pour calculer la position du soleil) .puis, le microcontrôleur calcule les paramètres et les angles suivants :l'angle horaire, et l'angle altitude, azimut, plus Heure de lever et de coucher.

Après avoir terminé le calcul, le système se déplace vers l'Est si la condition (abs (p1-az) >1 et p1> azimut) est vérifiée sinon (p1< azimut) vers l'Ouest sinon il s'arrête (la position azimutale est détectée) et la même chose la méthode est identique pour le deuxième moteur d'élévation avec la condition (abs (p2-altitude) > 1et p2> altitude). Si l'horloge atteint l'heure du coucher, le système se déplace automatiquement vers la position prévue pour l'heure du lever le jour prochain et s'arrête pour recommencer de nouveau.

4. Description du HARDWARE

Après avoir réalisé les études précédentes, on a pu construire un schéma de principe sur lequel on va se baser pour réaliser la carte de contrôle.

4.1. Réalisation de la commande de l'onduleur 4.1.1. Schéma de principe

La figure V. 3 montre le circuit de commande d'un onduleur triphasé. Il se compose

d'une mémoire tampon (BC547 et 2N3019), d'un opto-isolateur, d'un amplificateur Darlington et d'un driver MOSFET.

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Fig. V. 3 Circuit de commande d'un onduleur triphasé. L'élément de base du montage est le microcontrôleur PIC 18F458.

4.1.2. Circuit de l'onduleur

La figure V. 4 présente l'onduleur triphasé, il se compose de six MOSFET connectés en trois membres. Il convertit la liaison continue d'entrée en une tension alternative triphasée correspondante. Le circuit de microcontrôleur et de commande de grille sert à contrôler le temps de marche / arrêt (signal PWM) des MOSFET dans une séquence particulière. La séquence de conduite des MOSFET est de 1-5, 2-6, 3-4 et répétée. Dans cette séquence de MOSFET conducteurs, chaque paire de MOSFET conduit après chaque 120° [26] [27].

Fig. V. 4 L'onduleur triphasé avec trois bras.

4.1.3. Gâte drives circuit

Les signaux PWM sont utilisés pour contrôler la vitesse du moteur. Ils sont générés par le

microcontrôleur. Ces impulsions sont données au circuit de commande. Ce dernier fournit les signaux de grille pour déclencher les MOSFET qui entraînent le moteur à induction triphasé.

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a) Circuit tampon (BC547 et 2N3019)

L'impulsion PWM générée par le microcontrôleur PIC n'est pas capable de commander

l'opto-isolateur. Pour sur monter ce problème, le circuit tampon est utilisé comme le montre la figure V. 5 [27].

Fig. V. 5 La structure du circuit tampon (BC547 et 2N3019).

b) Opto-isolateurs (MCT2E)

La figure V. 6 présente la structure de l'opto-isolateur. C'est la combinaison de la diode

électroluminescente IR LED et NPN phototransistor. La fonction principale de l'opto-isolateur est d'isoler les circuits de puissance des circuits de commande [26] [27].

Fig. V. 6 La structure de l'opto-isolateur.

Le circuit tampon alimente le signal d'entrée de la diode électroluminescente. La LED conduit et émet la lumière qui attaque le phototransistor conduit.

c) Darlington pair Amplifier (TIP122)

Le TIP122 est un transistor de puissance NPN de pair Darlington évalué comme 100V, 5A ayant un gain de plus de 1000 avec une dissipation de puissance de 50W. Il est destiné à être utilisé dans des applications électriques, linéaires et de commutation [26][27].

Le TIP122 est un transistor de puissance NPN de pair de Darlington, classé comme 100V, 5A ayant un gain de 1000 avec une dissipation de puissance de 50W. Le circuit amplificateur Darlington est illustré sur la figure V. 7 suivante.

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Fig. V. 7 La structure de Darlington pair amplifiée (TIP122).

d) IR 2112

IR2110 est un MOSFET haute tension et haute vitesse conductrice avec sortie côté gauche et côté gauche indépendant canaux de tension (FigureV.8). Il est capable de contrôler deux entrées en même temps et produit des impulsions de sortie latérales élevées et secondaires. Les entrées logiques sont compatibles avec une logique de 3,3 V. la fonction de pilote de sortie dispose d'un stade de tampon de courant à impulsions élevées conçu pour une section minimale du conducteur[26] [27].

Fig. V. 8 Connexion d'IR2112.