Recherche du point de puissance maximum - courbe de puissance

[Rigol'eau]

Hello,

J'ai tracé la courbe de puissance de ma petite turbine afin de voir à quoi ça ressemblait.
La turbine est équipé d'un servo moteur bruschless triphasé utilisé en tant que génératrice (48 V - 400 W - 1500 rpm)

J'ai mesuré la tension et le courant débité, en notant respectivement la vitesse de rotation de la roue.
La charge résistive utilisée est un rhéostat de laboratoire 135 Ohms - 1,35 A.
Les mesures sont réalisées sur un courant redressé, en sortie de pont de diode.
Vous trouverez une vidéo de l'expérimentation ici : [youtube]https://youtu.be/GSODclR0M6Y?si=1OE81vODcJovrR2J[/youtube]

Au delà de la courbe de puissance, je reproduis ici manuellement le fonctionnement d'un algorithme MPPT qui recherche le point de puissance maximum, mais en faisant varier R dans mon expérimentation.
Les régulateurs solaire (MPPT) utilise la méthode P&O (Perturb and Observe) pour rechercher le point maximal de puissance : l'algorithme cherche la puissance maximale par "essai-erreur" en faisant varier la valeur de la tension U en analysant P, c'est l'effet "yoyo" que certains régulateurs MPPT font subir à nos petites turbines.

Au cours de cette expérimentation j'ai pu établir que la puissance maximum de mon groupe turbine était de 144 W à 1900 tr/min (3,2 A sous 45 V).
Parallèlement, le régulateur de charge MPPT que j'utilise dans les mêmes conditions délivre 126 W à 1800 tr/min (2.9 A sous 44 V).
Le régulateur ne trouve donc pas le point de puissance maximum, la perte s'élève à 12%.
On ne peut cependant pas blamer le constructeur puisque l'utilisation du régulateur est ici détourné de sa fonction initiale.

Les courbes :

Sources : https://fr.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_point_tracker


le PDF à télécharger :

[fred74]

Salut Laurent, juste par curiosité, serais tu équipé pour "feinter" la sonde de température du Victron avec un potentiomètre? Le but etant de le leurrer pour corriger la perte de puissance que tu constates... C'est une idée qui me trotte dans la tête depuis un petit moment déjà, et que j'aimerai essayer un jour avec mon régulateur SRNE, mais pour le moment je n'ai pas le matériel pour faire l'essai.

[Rigol'eau]

Salut Laurent, juste par curiosité, serais tu équipé pour "feinter" la sonde de température du Victron avec un potentiomètre? Le but etant de le leurrer pour corriger la perte de puissance que tu constates... C'est une idée qui me trotte dans la tête depuis un petit moment déjà, et que j'aimerai essayer un jour avec mon régulateur SRNE, mais pour le moment je n'ai pas le matériel pour faire l'essai.

Salut Fred,

Cette piste m'intéresse, qu'entends tu par être équipé et quelle est ton idée de feinte ?

A la lecture du manuel et du datasheet on comprends que le régulateur applique un coéfficient aux tensions de charge Absorption et Float en fonction de la température du régulateur, quand il fait chaud le tension diminue, quand il fait froid la tension augmente ...

Ton idée c'est de leurrer le régulateur en lui faisant croire que le température est basse ?
La première solution serait d'installer le régulateur dans le congélateur

Je ne suis pas du tout spécialiste dans le domaine mais si le but est de forcer le régulateur à s'approcher du point de puissance maximal "réel" de nos petites turbines, il semblerait que cela soit plus au niveau des paramètres de la recherche par "essai-erreur" qu'il faille agir, non ?

Au niveau de la datasheet du 10/100 : le régulateur possède une sonde de température interne qui compense les tensions de charge Float et d'absorption en fonction de la température.
Dans le manuel on trouve les courbes de compensation de température à la page 24.

De mon côté et dans un premier temps je viens de désactiver la compensation de température sur le régulateur pour voir si cela à un impact, affaire à suivre.

[fred74]

Salut Laurent,

Oui tu as bien compris l'idée.
Les sondes de température sont généralement des résistances dont la valeur ohmique dépend de la température, selon un coefficient positif ou négatif (PTC ou NTC), plus rarement des sondes platine (plus chères mais qui fonctionnent selon le même principe).
Je ne pense pas que sur les régulateurs MPPT on utilise des thermocouples (qui eux délivrent une tension proportionnelle à la température)
Souvent ces sondes servent à mesurer la température au niveau des batteries afin d'ajuster au mieux la tension et intensité que le régulateur peut leur envoyer.
Si on connait le type de sonde par données constructeurs ou par détermination expérimentale on doit pouvoir les remplacer par un potentiomètre réglable permettant de faire croire au régulateur que la batterie est à une température différente de la réalité et il va adapter la tension et intensité de sortie en fonction, ce qui peut peut être permettre de rectifier légèrement le point MPPT artificiellement pour l'adapter au mieux à la turbine.
Je n'ai jamais pu faire cette expérience faute de moyens mais je pense qu'elle serait intéressante et pourrait aider à gratter sur les 12% de pertes que tu constates entre puissance réelle de ta turbine et point de puissance du MPPT.

Les valeurs usueles des différentes sondes NTC ou PTC sont assez facilement trouvables sur le net, y'a juste à débrancher la résistance sur le régulateur et relever sa valeur ohmique à 20°C ou à la température ambiante, puis à 0°C par exemple ou 2 ou 3 températures différentes, pour savoir à quel modèle de sonde on a affaire et choisir le potentiomètre qui pourrait la remplacer.

Voili voilou

Fred

[fred74]

Oups, avais pas vu que sur le 10/100 la sonde est interne au régulateur. Mais peut être qu'il possède une entrée pour une sonde externe comme sur d'autres modèles, auquel cas la manip serait plus aisée,je suis pas sur que ça soit judicieux d'intervenir directement sur la carte électronique du régulateur directement ou en tout cas c'est plus risqué...
Blague à part l'idée du frigo est pas si mauvaise, si tu trouves un moyen commode pour toi de refroidir le régulateur (glacière, poche de glace...etc) c'est une autre façon de voir l'influence de la température sur la courbe de puissance et le point de puissance maxi

[fred74]

Et pour ce qui est des paramètres de recherche du MPPT par essai erreur, oui je pense aussi que c'est là dessus qu'il faudrait pouvoir intervenir mais l'algoritme n'est pas accessible aux utilisateurs malheureusemet

[Simon]

Salut!

je suis un peu etonné de voir que ta courbe puissance/vitesse est particulierement plate...
ma courbe de puissance est aussi assez plate (et j'ai pas pu la mesurer entierement)

peut etre ça serait interressant de faire une courbe vitesse de rotation/rendement pour voir si elle est bien en forme de "chapeau de gendarme" avec un point culminant net au alentours de 0,5n ou si elle est plutot applatie a cette vitesse de rotation?

[Simon]

quand je dis que ma courbe de puissance est elle aussi est assez plate ,

c'est surtout vers 0,5n , mais au dela elle s'effondre rapidement (en deça de environ 0,4 n j'ai pas pu effectuer les mesures a cause des limites de mon tachymetre de fortune , un metronome mais nul doute qu'elle doit etre a peu pres en miroir de la courbe coté augmentation de vitesse)

du coup je me demande si sur ta courbe c'est un effet du choix des grandeurs en abscisse et ordonné qui donne cet effet assez plat ou si ta courbe de puissance est particulierement plate...

edit : il semble que la quantité d'eau optimale pour une pelton fasse s'eriger la courbe , et que quand on diminue le débit , la courbe s'applati...tu as bien un diametre de jet adapté a tes augets dans tes test? https://www.gunt.de/images/datasheet/56 ... -add_1.jpg legende de la photo en lien : Courbes de puissance à différentes positions de l’aiguille de la tuyère;
1: Q=31,6L/min, 2: Q=18,8L/min, 3: Q=11,5L/min; n vitesse de rotation, P puissance de la turbine

[Rigol'eau]

peut etre ça serait interressant de faire une courbe vitesse de rotation/rendement pour voir si elle est bien en forme de "chapeau de gendarme" avec un point culminant net au alentours de 0,5n ou si elle est plutot applatie a cette vitesse de rotation?

Salut Simon,

Voilà la courbe Vitesse/Rendement avec une échelle logarithmique :

Vitesse - rendement - logarithmique.png (10.48 Kio) Consulté 4512 fois

[Rigol'eau]

edit : il semble que la quantité d'eau optimale pour une pelton fasse s'eriger la courbe , et que quand on diminue le débit , la courbe s'applati...tu as bien un diametre de jet adapté a tes augets dans tes test?

Dans ce test je voulais établir une courbe de puissance à comparer à celle du régulateur MPPT que j'utilise.
Pour comparer la configuration se devait d'être strictement identique, à savoir diamètre de roue, diamètre d'injecteur, débit ...
Le nombre de paramètre influant sur nos petites installations étant multiples, j'éssai de ne pas trop me disperser et de procéder étape par étape.
Le résultat du test est quand même assez parlant : à configuration strictement identique, l'ensemble produit :

• 126 W avec le régulateur
• 144 W avec le rhéostat.

Soit 12% de perte avec le régulateur
On peut donc conclure que dans cet usage particulier, le régulateur MPPT ne trouve pas le point de puissance maximum.