FR2961603A1 - Diagnostic d'un dispositif photovoltaique - Google Patents

Abstract

Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de maintien du dispositif photovoltaïque dans un fonctionnement à puissance maximale par un dispositif de diagnostic (1) et une étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque par le dispositif de diagnostic (1).

Description

L'invention concerne un procédé de diagnostic ou suivi du fonctionnement d'un dispositif photovoltaïque, comme une simple cellule ou module photovoltaïque ou toute une centrale de production photovoltaïque. Elle concerne aussi un dispositif de diagnostic ou suivi du fonctionnement d'un dispositif photovoltaïque mettant en oeuvre un tel procédé, ainsi qu'un système de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque et une centrale de production électrique photovoltaïque utilisant au moins un tel dispositif de diagnostic.

La caractérisation d'un élément photovoltaïque comprend par exemple la détermination de sa puissance nominale et de son courant de court-circuit nominal, selon des méthodes et/ou conditions normalisées, et la détermination de sa productivité selon la méthode connue MotherPV, telle que décrite dans la publication de Guérin de Montgareuil intitulée « Description of MotherPV, the new method developed at INES/CEA for the assessment of the energy production of photovoltaic modules » à l'occasion de la 22ième conférence européenne sur l'énergie photovoltaïque à Milan en septembre 2007. Une telle caractérisation se fait aujourd'hui dans des conditions de test complexes, avec des dispositifs complexes sur des bancs de mesure par exemple.

De plus, le suivi d'une centrale de production électrique photovoltaïque utilise aussi la caractérisation individuelle des modules photovoltaïques qui la composent, mais nécessite de plus des diagnostics complémentaires. Par exemple, il est utile de mesurer l'illumination ou l'ensoleillement pour diagnostiquer l'intérêt d'installer une centrale photovoltaïque sur un certain site, ou pour diagnostiquer le fonctionnement d'une centrale photovoltaïque déjà installée sur un certain site. Pour cela, il est connu d'utiliser une cellule photovoltaïque dite cellule de référence, qui est court-circuitée et dédiée au diagnostic recherché.

Cette méthode reste toutefois imprécise puisqu'une telle cellule se trouve dans une situation de fonctionnement différente des autres cellules à diagnostiquer. De plus, elle n'est éventuellement pas adaptée à un module photovoltaïque à couches minces dont le courant de court-circuit n'est pas représentatif et dont la mise en court-circuit risque d'endommager le module.

Ainsi, il existe un besoin de solution améliorée pour caractériser et diagnostiquer un dispositif photovoltaïque, qui peut être une simple cellule 10 ou une centrale composée de nombreuses cellules.

Un objet général de l'invention est de proposer une solution améliorée qui répond aux inconvénients de l'état de la technique.

15 A cet effet, l'invention repose sur un procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de maintien du dispositif photovoltaïque dans un fonctionnement à puissance maximale par un dispositif de diagnostic et une étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque par le dispositif 20 de diagnostic.

L'étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque peut comprendre les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée (Pmod) d'un module 25 photovoltaïque, et/ou - mise en court-circuit du dispositif photovoltaïque et mesure du courant de court-circuit (Icc), - remise du dispositif photovoltaïque dans un fonctionnement habituel à puissance maximale par le dispositif de diagnostic. 30 De plus, le procédé peut comprendre une étape supplémentaire de mesure de température et l'étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque par le dispositif de diagnostic peut comprendre une étape supplémentaire de correction de la mesure en fonction de la température.

Le procédé peut comprendre un procédé de caractérisation d'un module photovoltaïque, qui comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée (Pmoa) du module photovoltaïque, - mesure au même instant du courant (Iref) d'une cellule de référence reliée au dispositif de diagnostic.

Le procédé peut comprendre une étape de détermination de la puissance nominale (Pnom) du dispositif photovoltaïque par un calculateur du dispositif de diagnostic par la formule suivante : Pnom = Pmoa * Iref,nom / Iref Ou Iref,nom est le courant nominal de la cellule de référence.

Le procédé de diagnostic peut comprendre une étape de détermination du courant de court circuit nominal (loo,nom) du dispositif photovoltaïque par un calculateur du dispositif de diagnostic par la formule suivante : Icc,nom = 'cc * I ref,nom / Iref Où Iref,nom est le courant nominal de la cellule de référence.

Le procédé peut comprendre un procédé de caractérisation d'un module photovoltaïque, qui comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée (Pmoa) du module photovoltaïque, - mesure au même instant de la puissance (Pref) d'un module photovoltaïque de référence lié à un autre dispositif de diagnostic relié au dispositif de diagnostic.30 Le procédé peut comprendre une étape de détermination de la puissance nominale (Pnom) du dispositif photovoltaïque par un calculateur du dispositif de diagnostic par la formule suivante : Pnom = Pmod * Pref,nom / Pref OÙ Pref,nom référence. est la puissance nominale du module photovoltaïque de Le procédé de diagnostic peut comprendre une étape de détermination du courant de court circuit nominal (loo,nom) du dispositif photovoltaïque par un calculateur du dispositif de diagnostic par la formule suivante : loo,nom = 'oc * Pref,nom / Pref, OÙ Pref,nom est la puissance nominale du module photovoltaïque de référence.

Le procédé de diagnostic peut comprendre un procédé de caractérisation du rendement relatif d'un module photovoltaïque, qui comprend une étape de détermination de la puissance relative (p) et/ou du courant de court-circuit relatif (i) pour une illumination donnée par les formules suivantes : p = Pmod / Pnom i = Icc / Icc,nom où Pnom est la puissance nominale et loo,nom le courant de court-circuit 20 nominal du module photovoltaïque.

L'étape de détermination de la puissance relative (p) peut être répétée pour plusieurs illuminations différentes.

25 Le procédé de diagnostic peut de plus comprendre les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée d'un module photovoltaïque de référence lié au dispositif de diagnostic, - au même instant, mesure de la puissance instantanée d'une centrale photovoltaïque liée au dispositif de diagnostic, - comparaison des deux mesures pour en déduire le rendement de la centrale photovoltaïque.

Le procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque peut comprendre une étape de répétition des mesures sur une période prédéfinie, et/ou une mémorisation d'une ou plusieurs données mesurées et/ou calculées sur une mémoire et/ou un affichage de données mesurées et/ou calculées sur un écran du dispositif de diagnostic et/ou une transmission de données mesurées et/ou calculées par une interface de communication du dispositif de diagnostic et/ou une mesure de la température ambiante et/ou du dispositif photovoltaïque.

L'invention porte aussi sur un dispositif de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend un convertisseur DC/DC combiné avec une résistance connectée sur la sortie du convertisseur DC/DC ou une résistance variable, et un microprocesseur aptes au maintien d'un dispositif photovoltaïque relié au convertisseur DC/DC ou à la résistance variable par des bornes du dispositif de diagnostic dans un fonctionnement à puissance maximale, et en ce qu'il comprend au moins un dispositif de mesure apte à la mesure d'une grandeur électrique d'un dispositif photovoltaïque relié au convertisseur DC/DC ou à la résistance variable par les bornes du dispositif de diagnostic.

Le dispositif de diagnostic peut comprendre en outre tout ou partie des éléments suivants : - au moins un autre convertisseur; - une mémoire reliée au microprocesseur ; - un écran interactif ; - une interface de communication vers l'extérieur ; - un dispositif de mesure de la tension aux bornes du dispositif ; - un dispositif de mesure du courant entre une borne et le convertisseur DC/DC ; - un thermomètre pour mesurer la température ambiante et/ou du dispositif photovoltaïque ; - un ou plusieurs interrupteurs pour la mise en court circuit du dispositif photovoltaïque.

Le microprocesseur peut comprendre un logiciel qui met en oeuvre le procédé de diagnostic du dispositif photovoltaïque tel que décrit 10 précédemment.

L'invention porte aussi sur un système de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque tel que décrit ci-dessus et un 15 module photovoltaïque connecté aux bornes du dispositif de diagnostic.

Le système de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque peut comprendre une cellule reliée au dispositif de diagnostic ou un module de référence relié à un autre dispositif de diagnostic lui-même relié au dispositif de 20 diagnostic, le dispositif de diagnostic mettant en oeuvre un procédé de caractérisation d'un module photovoltaïque tel que décrit précédemment ou peut comprendre une liaison du dispositif de diagnostic avec une centrale photovoltaïque et un module photovoltaïque de référence, le dispositif de diagnostic mettant en oeuvre un procédé de diagnostic tel 25 que décrit précédemment.

L'invention porte aussi sur une centrale de production photovoltaïque, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque tel que décrit précédemment. 30 Ces objets, caractéristiques et avantages de la présente invention seront exposés en détail dans la description suivante d'un mode d'exécution particulier fait à titre non-limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : La figure 1 illustre schématiquement un dispositif de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon un mode d'exécution de l'invention.

La figure 2 représente une application du dispositif de diagnostic d'un 10 dispositif photovoltaïque selon le mode d'exécution de l'invention dans un premier système de diagnostic permettant la caractérisation d'un dispositif photovoltaïque.

La figure 3 représente une application du dispositif de diagnostic d'un 15 dispositif photovoltaïque selon le mode d'exécution de l'invention dans un second système de diagnostic permettant la caractérisation d'un dispositif photovoltaïque.

La figure 4 représente une application du dispositif de diagnostic d'un 20 dispositif photovoltaïque selon le mode d'exécution de l'invention dans un troisième système de diagnostic permettant la mesure de productivité d'un dispositif photovoltaïque.

La figure 5 représente une application du dispositif de diagnostic d'un 25 dispositif photovoltaïque selon le mode d'exécution de l'invention dans un quatrième système de diagnostic permettant le diagnostic d'une centrale photovoltaïque.

Le concept de l'invention repose sur un dispositif universel de diagnostic 30 d'un élément photovoltaïque, compact et peu coûteux, et utilisable pour5 différentes applications, dans de nombreux systèmes de diagnostics différents, et pour un seul module photovoltaïque comme pour une centrale de production.

Ainsi, la figure 1 représente la structure d'un dispositif de diagnostic 1 selon un mode d'exécution de l'invention, qui se présente comme un appareil compact comprenant un boîtier avec différentes bornes de connexion vers l'extérieur, et éventuellement un écran d'affichage. Il comprend un convertisseur DC/DC 2 contrôlé par un microprocesseur 3.

Ce convertisseur DC/DC 2 est relié à deux bornes 4, 5 du dispositif de diagnostic, permettant la connexion d'un dispositif photovoltaïque, comme cela sera illustré par la suite. Un dispositif de mesures de tension 6 est disposé entre ces deux bornes 4, 5. De plus, un dispositif de mesure de courant 7 est disposé sur le circuit électrique entre le convertisseur DC/DC 2 et une des deux bornes 4, 5. Les deux dispositifs de mesure de tension 6 et courant 7 sont reliés au microprocesseur 3 pour lui transmettre les mesures effectuées. De plus, une résistance 8 de charge, refroidie, est disposée en sortie du convertisseur DC/DC 2. L'énergie produite par un module photovoltaïque connectée au dispositif de diagnostic est ainsi dissipée.

Le dispositif de diagnostic selon le mode d'exécution de l'invention est de plus équipé d'un écran interactif 9 et d'une mémoire 10, qui permet de stocker des données mesurées, éventuellement prétraitées par le microprocesseur 3.

Le dispositif de diagnostic 1 représenté comprend de plus d'autres éléments permettant la mise en oeuvre de fonctions supplémentaires, avantageuses et optionnelles.30 Notamment, le dispositif comprend un second convertisseur 11 lié à une sortie 14 et un troisième convertisseur 12 lié à une sortie 15, tous deux contrôlés par le microprocesseur 3.

Il comprend un quatrième convertisseur 13 lié à une borne 16 du dispositif est contrôlé de même par le microprocesseur 3.

Enfin, le dispositif comprend une interface de communication 17 via une borne 18 du dispositif, adaptée pour une connexion avec un réseau de communication externe, pour transmettre et/ou recevoir des informations d'un ordinateur externe par exemple.

Le fonctionnement du dispositif de diagnostic 1 va maintenant être explicité dans différentes applications à titre d'exemple. Pour une raison de simplification et de compréhension des figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner des mêmes éléments sur chacune des figures.

Pour la mise en oeuvre d'un diagnostic d'un élément photovoltaïque, tel un module photovoltaïque par exemple, ce dernier est relié à un dispositif de diagnostic 1 décrit ci-dessus par l'intermédiaire de ses bornes 4, 5, et le convertisseur DC/DC 2 est contrôlé par le microprocesseur 3 de sorte de conserver le fonctionnement du module photovoltaïque à la valeur de fonctionnement à puissance maximale, pour simuler un mode de fonctionnement qui se rapproche de ses conditions réelles de fonctionnement. L'énergie du module photovoltaïque est alors dissipée dans la résistance 8. Avantageusement, une résistance variable peut remplacer la résistance et le convertisseur DC/DC. Le dispositif de diagnostic 1 présente ainsi l'avantage de contraindre le fonctionnement de l'élément photovoltaïque dans des conditions habituelles, ce qui permet d'obtenir des diagnostics les plus fiables et représentatifs possibles. Le microprocesseur 3 comprend ainsi un logiciel qui met en oeuvre un algorithme de recherche de la tension correspondant au point de puissance maximale de l'élément photovoltaïque relié au dispositif de diagnostic, puis qui permet le maintien du fonctionnement à cette tension.

Les figures 2 et 3 illustrent l'utilisation du dispositif de diagnostic 1 dans une première application consistant à caractériser un module photovoltaïque 20, en déterminant sa puissance nominale Pnom et/ou son courant de court-circuit nominal Iccnom. Pour cela, le module photovoltaïque 20 est installé d'une façon simple à l'extérieur, sur un site avec une orientation et une inclinaison lui permettant d'atteindre un ensoleillement maximum vers midi. Ensuite, il est connecté sur les bornes 4 et 5 d'un dispositif de diagnostic 1, dont le convertisseur DC/DC 2, piloté par le microprocesseur 3, maintient son fonctionnement dans des conditions de puissance maximale.

La figure 2 représente une première utilisation du dispositif de diagnostic 1 dans laquelle une cellule de référence 21 est de même reliée au dispositif de diagnostic 1 par l'intermédiaire de la borne 14. En remarque, une configuration similaire pourrait être implémentée dans une autre application en remplaçant la cellule de référence 21 par un pyranomètre.

Le microprocesseur 3 du dispositif de diagnostic 1 comprend un logiciel qui, en combinaison avec les moyens matériels du dispositif de diagnostic 1, met en oeuvre le procédé de caractérisation du module photovoltaïque 20, qui comprend les étapes suivantes pour déterminer sa puissance nominale : - mesure de la puissance instantanée Pmoa, à partir des mesures de tension et de courant, du module photovoltaïque 20, - mesure au même instant du courant Iref de la cellule de référence 21.

Ces deux mesures permettent d'en déduire la puissance nominale Pnom du module photovoltaïque 20 par la formule suivante : Pnom = Pmod * Iref,nom / Iref Où Iref,nom est le courant nominal de la cellule de référence 21, dans les conditions standard correspondant à une irradiation solaire de 1000 W/m2.

En parallèle, le procédé de caractérisation du module photovoltaïque 20 peut aussi mettre en oeuvre la détermination du courant de court-circuit nominal du module photovoltaïque 20. Pour cela, il met en oeuvre les étapes suivantes : - mesure du courant Iref de la cellule de référence 21, - au même instant, mise en court-circuit du module photovoltaïque 20 et mesure du courant de court-circuit loc.

Naturellement, le module photovoltaïque 20 est remis dans son mode de fonctionnement au point de puissance maximale tout de suite après la mesure du courant de court-circuit. Ces deux mesures permettent d'en déduire le courant de court-circuit nominal Icc,nom du module photovoltaïque 20 par la formule suivante : Icc,nom = Icc * Iref,nom / Iref

25 La figure 3 représente un autre système de diagnostic mis en oeuvre avec un dispositif de diagnostic 1, à l'aide d'un second module photovoltaïque de référence 22 relié aux bornes 4', 5' d'un second dispositif de diagnostic 1'. Les deux dispositifs de diagnostic 1, 1' sont reliés entre eux par une liaison entre la sortie du quatrième convertisseur 13' du second dispositif 30 de diagnostic 1' et entre l'entrée du troisième convertisseur 12 du premier20 dispositif de diagnostic 1, par une liaison électrique respectivement entre leurs bornes 16', 15. Dans cette implémentation, le second module photovoltaïque 22 est connu et sert de référence au premier module photovoltaïque 20 que l'on veut caractériser. Le quatrième convertisseur 13' est programmé pour représenter les données mesurées du module photovoltaïque de référence 22 par le second dispositif de diagnostic 1'.

Le microprocesseur 3 du dispositif de diagnostic 1 comprend un logiciel qui, en combinaison avec les moyens matériels du dispositif de diagnostic 1, met en oeuvre le procédé de caractérisation du module photovoltaïque 20, qui comprend les étapes suivantes pour déterminer sa puissance nominale : - mesure de la puissance instantanée Pmoa, à partir des mesures de tension et de courant, du module photovoltaïque 20, - mesure au même instant de la puissance Pref du module photovoltaïque de référence 22, obtenu depuis le second dispositif de diagnostic 1'.

Ces deux mesures permettent d'en déduire la puissance nominale Pnom du module photovoltaïque 20 par la formule suivante : Pnom = Pmod * Pref,nom I Pref Où Pref,nom est la puissance nominale du module photovoltaïque de référence 22.

En parallèle, le procédé de caractérisation du module photovoltaïque 20 peut aussi mettre en oeuvre la détermination du courant de court-circuit nominal du module photovoltaïque 20. Pour cela, il met en oeuvre les étapes suivantes : - mesure de la puissance Pref du module photovoltaïque de référence 22, obtenue depuis le second dispositif de diagnostic 1 ', - au même instant, mise en court-circuit du module photovoltaïque 20 et mesure du courant de court-circuit Icc.

Naturellement, le module photovoltaïque 20 est remis dans son fonctionnement au point de puissance maximale tout de suite après la mesure du courant de court-circuit.

Ces deux mesures permettent d'en déduire le courant de court-circuit nominal Icc,nom du module photovoltaïque 20 par la formule suivante : Icc,nom = Icc * Pref,nom / Pref

Toutes les étapes de mesure sont répétées sur une certaine période prédéfinie afin d'obtenir un nombre suffisant de mesures dans des conditions correspondant aux exigences de la norme de caractérisation des modules photovoltaïques. En général, cette application de l'invention permet de caractériser un module photovoltaïque sur une durée de quelques heures.

En remarque, l'utilisation d'une cellule de référence 21 selon la première réalisation illustrée par la figure 2 est acceptable si la réponse spectrale de la cellule de référence est identique à celle du module photovoltaïque 20 que l'on souhaite caractériser. Dans le cas de l'utilisation de la technologie à couches minces, une cellule de référence n'est pas disponible et la seconde implémentation illustrée par la figure 3 sera alors choisie.

La figure 4 illustre une utilisation d'un dispositif de diagnostic de l'invention pour la détermination du rendement relatif d'un module photovoltaïque 20. Ce dernier est positionné à l'extérieur, avec une orientation et une inclinaison lui permettant d'atteindre un ensoleillement maximal vers midi, et connecté à un dispositif de diagnostic 1.

Le microprocesseur 3 du dispositif de diagnostic 1 comprend un logiciel qui, en combinaison avec les moyens matériels du dispositif de diagnostic 1, met en oeuvre le procédé de caractérisation du rendement relatif d'un module photovoltaïque 20, qui comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée Pmod, à partir des mesures de tension et de courant, du module photovoltaïque 20, et/ou - au même instant, mise en court-circuit du module photovoltaïque 20 et mesure du courant de court-circuit loc.

Naturellement, le module photovoltaïque 20 est remis dans son fonctionnement au point de puissance maximale tout de suite après la mesure du courant de court-circuit.

Ces deux mesures permettent d'en déduire la puissance relative p d'une part et le courant de court-circuit relatif i d'autre part, du module photovoltaïque 20 par les formules suivantes : p = Pmod / Pnom i = Icc / Icc,nom Où Pnom est la puissance nominale du module photovoltaïque 20 et Icc,nom le courant de court-circuit nominal, mesurés auparavant par la méthode décrite précédemment ou obtenus par l'intermédiaire du fabricant du module photovoltaïque.

Naturellement, ce procédé peut s'appliquer pour déterminer une seule de ces deux données ou les deux.

Ce procédé est répété avec des niveaux d'illumination différents pour obtenir la courbe p(i) de la variation de puissance relative p avec le courant de court-circuit relatif i. Cette courbe est une caractéristique d'un module photovoltaïque utilisée dans la méthode MotherPV pour déterminer sa productivité énergétique. Par exemple, le module est placé en ensoleillement réel et les mesures sont réalisées au cours de la journée. Il peut aussi être exposé à des sources calibrées à illumination variable.

La figure 5 illustre l'utilisation du dispositif de diagnostic 1 dans une troisième application consistant à diagnostiquer ou simplement suivre le fonctionnement d'une centrale photovoltaïque. Dans cette application, le signal électrique généré par une centrale photovoltaïque 30 est converti par le circuit 31 en un signal représentant la puissance électrique de la centrale qui est transmis au troisième convertisseur 12 d'un dispositif de diagnostic 1 de l'invention. Un module photovoltaïque 22 de référence et de plus connecté aux bornes 4, 5 du dispositif de diagnostic 1.

Le concept de cette application consiste à comparer le signal de puissance électrique généré par la centrale photovoltaïque 30 avec celui obtenu par un seul module photovoltaïque 22 de référence, dont le fonctionnement est maintenu dans des conditions de puissance maximale par le dispositif de diagnostic 1, pour finalement en déduire un diagnostic du fonctionnement de la centrale photovoltaïque. Avantageusement, le module photovoltaïque de référence est identique à ceux utilisés dans la centrale photovoltaïque, et présente une orientation, inclinaison identique. De plus, il fonctionne dans des conditions habituelles comparables à celles des modules composant la centrale photovoltaïque. Ainsi, en cas de différence notable entre les signaux générés, il est possible d'en déduire que la différence est attribuable à des pertes au niveau de la centrale photovoltaïque.

Le microprocesseur 3 du dispositif de diagnostic 1 comprend un logiciel qui, en combinaison avec les moyens matériels du dispositif de diagnostic 1, met en oeuvre le procédé de diagnostic de la centrale photovoltaïque 30, qui comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée Pmod, à partir des mesures de tension et de courant, du module photovoltaïque de référence 22, - au même instant, mesure de la puissance instantanée Pcent de la centrale photovoltaïque.

Ces deux mesures sont comparées et permettent d'en déduire le rendement de la centrale photovoltaïque à partir de la relation entre les deux puissances instantanées mesurées. Elles permettent de déterminer le pourcentage des pertes. Notamment, le dispositif de diagnostic peut calculer la relation PR (« Performance Ratio ») définie par la formule suivante : PR = (Pcent / Pnom,cent) / (Pmod / Pnom,mod) Où Pnom,cent est la puissance nominale de la centrale et Pnom,mod est la puissance nominale du module photovoltaïque de référence.

À partir de ces deux mesures, plusieurs traitements complémentaires sont possibles, comme le calcul de valeur moyenne horaire, journalière, mensuelle et annuelle, de ces mesures et du rendement de la centrale photovoltaïque.

Plus simplement, une quatrième application possible du dispositif de diagnostic selon l'invention consiste en un suivi de la productivité des modules photovoltaïques d'une centrale photovoltaïque. Pour cela, un module photovoltaïque de référence, placé dans des conditions de montage d'orientation identique aux modules composant la centrale, est branché à un dispositif de diagnostic 1 selon l'invention de manière similaire à l'illustration de la figure 4. Ainsi, le module photovoltaïque de référence permet des mesures de son fonctionnement qui sont représentatives du fonctionnement des modules photovoltaïques de la centrale. Ces mesures permettent ensuite d'effectuer toutes sortes de traitements statistiques, comme un classement des valeurs mesurées dans certaines classes d'ensoleillement (entre 20 et 100 classes), pour déterminer la fréquence des valeurs mesurées et prétraitées pour chaque jour, mois, année....

D'autre part, il peut être intéressant de mesurer aux mêmes instants la température du module photovoltaïque de référence ainsi que la température ambiante. Cela permet d'en déduire l'échauffement du module photovoltaïque et de traiter cette valeur avec les autres valeurs électriques mesurées.

Dans toutes les applications décrites précédemment, il peut être intéressant d'ajouter la mesure de la température. Cela peut être fait à partir d'un thermomètre intégré dans le dispositif de diagnostic ou par un thermomètre externe. Cette mesure de température peut ensuite être utilisée pour corriger les mesures/calculs de puissance réalisés. En effet, toutes les mesures sont considérées par simplification comme si les températures des différents éléments (module, module de référence, etc.) étaient constantes et égales à 25 °C, ce qui n'est pas le cas dans la réalité. Il peut donc être avantageux de corriger ces mesures en tenant compte des températures réelles des éléments. Pour cela, des dispositifs de mesure de température seront installés en un ou plusieurs lieux et les températures seront relevées. Ensuite, de façon connue, des corrections seront calculées, par exemple par la formule P(T) = P(25 °C) [1 - a (T - 25 ° C)] avec a par exemple égal à 0.3 %/°K.

D'autre part, dans toutes les applications précédentes, les différentes 5 mesures effectuées sont de préférence stockées dans la mémoire 10 du dispositif de diagnostic 1, par l'intermédiaire du microprocesseur 3.

Certaines mesures explicitées précédemment nécessitent la mise en court-circuit d'un module photovoltaïque. Cela peut être fait par le 10 convertisseur DC/DC 2 du dispositif de diagnostic, sur la demande du microprocesseur 3. En variante, des interrupteurs externes au convertisseur DC/DC 2 peuvent être utilisés pour réaliser le court-circuit, dans le but de soulager le convertisseur DC/DC 2 et d'augmenter sa durée de vie. 15 De plus, le microprocesseur ou tout autre calculateur du dispositif de diagnostic peut aussi réaliser un traitement des données mesurées, par exemple pour calculer la puissance nominale, le courant de court-circuit nominal, la productivité, l'échauffement, etc. Ces données calculées sont 20 aussi de préférence stockées dans la mémoire 10 du dispositif. En variante, toutes ces données mesurées et/ou calculées peuvent être directement transmises sur une mémoire externe ou sur un ordinateur externe, par l'intermédiaire de l'interface de communication 17. Ces données mesurées instantanées peuvent aussi subir des traitements 25 statistiques, effectués par le microprocesseur ou tout autre calculateur du dispositif de diagnostic, afin d'obtenir des valeurs moyennes horaires, journalières, mensuelles... Un ou plusieurs compteur(s) peu(ven)t aussi être utilisé(s) pour compter le nombre de valeurs traitées.

Toutes ces données mesurées et calculées peuvent être présentées sur l'écran interactif 9 du dispositif. En variante ou en complément, elles peuvent être envoyées sur un dispositif externe par l'interface de communication 17.

Naturellement, l'invention ne se limite pas au dispositif de diagnostic 1 décrit et représenté sur la figure 1. Il apparaît de manière évidente que certains composants ne sont pas utiles dans certaines applications décrites précédemment et que ce dispositif de diagnostic 1 pourrait exister dans des versions simplifiées. D'autre part, il a été illustré avec un seul microprocesseur. En variante, il serait possible d'utiliser plusieurs microprocesseurs, le premier étant dédié au contrôle du convertisseur DC/DC 2 et un second à l'enregistrement ou au prétraitement des données mesurées par exemple.

Finalement, toutes les applications précédentes du dispositif de diagnostic selon l'invention reposent sur un procédé de diagnostic qui comprend l'étape essentielle suivante : - mesure d'au moins une grandeur électrique d'un module 20 photovoltaïque maintenu dans un fonctionnement habituel à puissance maximale par le dispositif de diagnostic.

Le terme de « diagnostic » est ici employé dans un sens large, incluant par exemple le suivi du fonctionnement d'un dispositif photovoltaïque, la 25 caractérisation, la vérification, le contrôle, etc., d'un dispositif photovoltaïque.

Ainsi, la solution retenue répond bien à l'objet de l'invention et présente de plus les avantages suivants : - Elle permet un diagnostic facile sur le terrain, à l'aide d'un dispositif compact et peu coûteux ; - Elle permet un diagnostic in-situ, adapté au diagnostic sur une installation de production réelle, sans troubler le fonctionnement de l'installation ; - Elle repose sur un dispositif universel, adapté pour plusieurs applications de diagnostics, d'évaluation des performances d'un dispositif photovoltaïque, ce qui évite la multiplication de dispositifs différents pour toutes les opérations différentes de diagnostics et en fait une solution conviviale et peu coûteuse.15

Claims (19)

1. REVENDICATIONS1. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de maintien du dispositif photovoltaïque dans un fonctionnement à puissance maximale par un dispositif de diagnostic (1) et une étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque par le dispositif de diagnostic (1).
2. 2. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée (Pmod) d'un module photovoltaïque (20 ; 22), et/ou - mise en court-circuit du dispositif photovoltaïque et mesure du courant de court-circuit (Icc), - remise du dispositif photovoltaïque dans un fonctionnement habituel à puissance maximale par le dispositif de diagnostic (1).
3. 3. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend une étape supplémentaire de mesure de température et en ce que l'étape de mesure d'au moins une grandeur électrique du dispositif photovoltaïque par le dispositif de diagnostic (1) comprend une étape supplémentaire de correction de la mesure en fonction de la température.
4. 4. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il comprend un procédé de caractérisation d'un module photovoltaïque (20), qui comprend les étapes suivantes :- mesure de la puissance instantanée (Pmod) du module photovoltaïque (20), - mesure au même instant du courant (Iref) d'une cellule de référence (21) reliée au dispositif de diagnostic (1).
5. 5. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de la puissance nominale (Pnom) du dispositif photovoltaïque (20) par un calculateur du dispositif de diagnostic (1) par la formule 10 suivante : Pnom = Pmod * Iref,nom / Iref Où Iref,nom est le courant nominal de la cellule de référence (21).
6. 6. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de 15 détermination du courant de court circuit nominal (loo,nom) du dispositif photovoltaïque (20) par un calculateur du dispositif de diagnostic (1) par la formule suivante : loo,nom = 'oc * Iref,nom / Iref Où Iref,nom est le courant nominal de la cellule de référence (21). 20
7. 7. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend un procédé de caractérisation d'un module photovoltaïque (20), qui comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée (Pmod) du module photovoltaïque 25 (20), - mesure au même instant de la puissance (Pref) d'un module photovoltaïque de référence (22) lié à un autre dispositif de diagnostic (1') relié au dispositif de diagnostic (1).5
8. 8. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination de la puissance nominale (Pnom) du dispositif photovoltaïque par un calculateur du dispositif de diagnostic (1) par la formule suivante : Pnom = Pmod * Pref,nom / Pref Où Pref,nom est la puissance nominale du module photovoltaïque de référence (22).
9. 9. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de détermination du courant de court circuit nominal (loo,nom) du dispositif photovoltaïque par un calculateur du dispositif de diagnostic par la formule suivante : loo,nom = 'oc * Pref,nom / Pref Où Pref,nom est la puissance nominale du module photovoltaïque de référence (22).
10. 10. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un procédé de caractérisation du rendement relatif d'un module photovoltaïque (20), qui comprend une étape de détermination de la puissance relative (p) et/ou du courant de court-circuit relatif (i) pour une illumination donnée par les formules suivantes : p = Pmod / Pnom I = 'cc / Icc,nom Où Pnom est la puissance nominale et Icc,nom le courant de court-circuit nominal du module photovoltaïque (20).
11. 11. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de déterminationde la puissance relative (p) est répétée pour plusieurs illuminations différentes.
12. 12. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des 5 revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes : - mesure de la puissance instantanée d'un module photovoltaïque de référence (22) lié au dispositif de diagnostic (1), - au même instant, mesure de la puissance instantanée d'une centrale 10 photovoltaïque (30) liée au dispositif de diagnostic (1), - comparaison des deux mesures pour en déduire le rendement de la centrale photovoltaïque (30).
13. 13. Procédé de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de répétition des mesures sur une période prédéfinie, et/ou une mémorisation d'une ou plusieurs données mesurées et/ou calculées sur une mémoire (10) et/ou un affichage de données mesurées et/ou calculées sur un écran (9) du dispositif de diagnostic (1) et/ou une 20 transmission de données mesurées et/ou calculées par une interface de communication (16) du dispositif de diagnostic (1) et/ou une mesure de la température ambiante et/ou du dispositif photovoltaïque.
14. 14. Dispositif de diagnostic (1) d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé 25 en ce qu'il comprend un convertisseur DC/DC (2) combiné avec une résistance (8) connectée sur la sortie du convertisseur DC/DC (2) ou une résistance variable, et un microprocesseur (3) aptes au maintien d'un dispositif photovoltaïque relié au convertisseur DC/DC (2) ou à la résistance variable par des bornes (4, 5) du dispositif de diagnostic (1) 30 dans un fonctionnement à puissance maximale, et en ce qu'il comprendau moins un dispositif de mesure (6 ; 7) apte à la mesure d'une grandeur électrique d'un dispositif photovoltaïque relié au convertisseur DC/DC (2) ou à la résistance variable par les bornes (4, 5) du dispositif de diagnostic (1).
15. 15. Dispositif de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend en outre tout ou partie des éléments suivants : - au moins un autre convertisseur (11 ; 12 ; 13) ; - une mémoire (10) reliée au microprocesseur (3) ; - un écran interactif (9) ; - une interface de communication (17) vers l'extérieur ; - un dispositif de mesure de la tension (6) aux bornes (4, 5) du dispositif ; - un dispositif de mesure du courant (7) entre une borne (4, 5) et le convertisseur DC/DC (2) ; - un thermomètre pour mesurer la température ambiante et/ou du dispositif photovoltaïque ; - un ou plusieurs interrupteurs pour la mise en court circuit du 20 dispositif photovoltaïque.
16. 16. Dispositif de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que le microprocesseur (3) comprend un logiciel qui met en oeuvre le procédé de diagnostic du 25 dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 1 à 13.
17. 17. Système de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de diagnostic (1) d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 14 à 16 et un module 30 photovoltaïque connecté aux bornes (4, 5) du dispositif de diagnostic (1).
18. 18. Système de diagnostic d'un dispositif photovoltaïque selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une cellule (21) reliée au dispositif de diagnostic (1) ou un module de référence (22) relié à un autre dispositif de diagnostic (1') lui-même relié au dispositif de diagnostic (1), le dispositif de diagnostic (1) mettant en oeuvre un procédé de caractérisation d'un module photovoltaïque (20) selon l'une des revendications 4 à 9 ou en ce qu'il comprend une liaison du dispositif de diagnostic (1) avec une centrale photovoltaïque (30) et un module photovoltaïque (22) de référence, le dispositif de diagnostic (1) mettant en oeuvre un procédé de diagnostic selon la revendication 12.
19. 19. Centrale de production photovoltaïque, caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif de diagnostic (1) d'un dispositif photovoltaïque selon l'une des revendications 14 à 16.