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Le rendement de l'onduleur

Le rendement exprime l'efficacité de l'onduleur.

Schéma de principe d'un onduleur
Le rendement de l'onduleur s'exprime selon la formule mathématique suivante :

Formule du rendement de l'onduleur

La puissance d'entrée PDC = UDC × IDC.
La puissance de sortie PAC = Ueff,AC × Ieff,AC × cos φ.

Le rendement est un nombre comprise entre 0 et 1. On peut aussi l'exprimer en pourcentage. Dans ce cas, il prend des valeurs comprises en 0 % et 100 %.
        
Un rendement de 100 % signifie que la puissance délivrée en sortie AC est égale à la puissance fournie par le groupe photovoltaïque en entrée DC. Ce cas idéal ne peut pas exister car il existe des pertes de puissance induite par les composants de l'onduleur. Ainsi, un onduleur présente généralement un rendement de l'ordre de 95 %, c'est-à-dire que 95 % de la puissance en entrée DC est transmise à la sortie AC. Les 5 % restants représentent des pertes par échauffement des composants de l'onduleur.

Dans cette partie du cours, nous allons analyser en profondeur la notion de rendement d'un onduleur photovoltaïque. Le plan du cours est le suivant :

LE RENDEMENT DE L'ONDULEUR

  1. Courbe de rendement de l'onduleur
  2. Rendement européen de l'onduleur


Courbe de rendement de l'onduleur



   
Les trois courbes ci-contres représentent l'évolution du rendement de l'onduleur Sunny Boy 4 000 TL et Sunny Boy 5 000 TL de la marque SMA en fonction de la puissance de sortie AC. Chacune des trois courbes de rendement est caractérisée par une tension d'entrée DC particulière.
  • La courbe rouge correspond à une tension d'entrée DC de 200 V
  • La courbe bleue correspond à une tension d'entrée DC de 300 V
  • La courbe noire correspond à une tension d'entrée DC de 400 V
Le rendement maximal est de 97 %. Celui-ci est atteint pour une puissance de sortie cpoté AC égale à 3 000 W, soit ± 70 % de la puissance nominale de l'onduleur.
           
Au vue de ces courbes, on constate nettement que la tension d'entrée côté DC influe sur le rendement lorsque la puissance de sortie côté AC est proche de la puissance maximale de sortie de l'onduleur : plus la tension d'entrée côte DC baisse, plus le rendement de l'onduleur diminue.

Or, les puissances nominales des onduleurs étant généralement proches de leur puissances maximales, il vaut mieux avoir une tension d'entrée côté DC élevée afin d'optimiser le rendement de l'onduleur.