Architectures de système PV

Règles générales

Pour les installations photovoltaïques raccordées au réseau avec vente de l’énergie, les besoins d’optimisation du rendement et de réduction des coûts d’installation conduisent à privilégier une tension d’utilisation continue relativement élevée : entre 200 et 500 V pour les applications résidentielles, jusqu’à 1000 V pour les applications de plus forte puissance.

Tous les modules d’un champ PV doivent être identiques (même marque et même type) et choisis avec le même grade de puissance, par exemple être tous de 180 W dans la gamme PW1700, bien qu’il existe trois grades de puissance 170 W, 180 W, 190 W dans cette gamme de la marque Photowatt.

En pratique, pour une facilité d'intervention, des coffrets de protection (coffret CC et coffret CA) sont placés à proximité des onduleurs.

Champ PV avec une seule chaîne de modules

Cette configuration est la plus simple (cf. Fig P14). Elle s’applique aux champs PV de petite taille, pour une puissance crête allant jusqu’à 3 kWc, en fonction des modules utilisés. Elle est principalement utilisée pour les applications PV en résidentiel.

Fig. P14 – Schéma d’un champ photovoltaïque mono chaîne

Les modules sont connectés en série pour obtenir une tension continue dans ce cas comprise entre 200 et 500 VCC. Cette plage de tension permet d’obtenir le rendement optimal de l’onduleur.

Une ligne CC unique est tirée jusqu’à l’onduleur. Un interrupteur-sectionneur au voisinage de l’onduleur permet d’isoler le champ PV de l’onduleur

Champ PV avec plusieurs chaînes de modules en parallèle

Cette configuration (cf. Fig. P15), principalement utilisée pour les applications sur des bâtiments ou des petites centrales PV au sol, est utilisée pour des installations PV pouvant aller jusqu’à une trentaine de chaînes en parallèle, soit une puissance de l’ordre de 100 kWc. Cette limite est d’ordre technico-économique : au-delà, la section du câble CC principal devient trop importante.

Le nombre de modules en série par chaîne permet de déterminer la tension continue, dans ce cas comprise entre 300 et 600 VCC. Puis la mise en parallèle de chaînes identiques permet d’obtenir la puissance souhaitée de l’installation. Les chaînes sont mises en parallèle dans un coffret de jonction de groupes ou « Pv array box ». Ce coffret intègre les protections requises pour la mise en parallèle des chaînes et les moyens de mesure du courant des chaînes. Une ligne CC unique relie ces coffrets à l’onduleur. Un interrupteur-sectionneur au voisinage de l’onduleur permet d’isoler le champ PV de l’onduleur.

Fig. P15 – Schéma d’un champ photovoltaïque multi-chaînes avec un seul onduleur.

Une variante de ce schéma est de mettre plusieurs onduleurs monophasés raccordés en triphasé (cf. Fig. P16)

Fig. P16 – Schéma d’un champ photovoltaïque multi-chaînes avec plusieurs onduleurs monophasés raccordés en triphasé

Champ PV avec plusieurs chaînes réparties en plusieurs groupes

Au-delà d’une puissance de l’ordre de 50 ou 100 kW, pour faciliter les raccordements électriques le champ photovoltaïque est partagé en sous-groupes (cf. Fig. P17). La mise en parallèle des chaînes se fait à deux étages.

• Les chaînes de chaque sous-groupe sont mises en parallèle dans des coffrets de jonction de sous-groupes. Ce coffret intègre les protections, les moyens de mesure nécessaires et de monitoring.
• Les sorties de ces coffrets sont mises en parallèle dans un coffret de jonction de groupes à proximité de l’onduleur. Ce coffret intègre aussi les protections requises et les moyens de mesure et de monitoring nécessaires à la mise en parallèle des sous-groupes.

Un interrupteur-sectionneur, intégré ou non au coffret de jonction de groupes, permet d’isoler le champ de l’onduleur. La tension continue du champ est voisine de 1000 VCC.

Fig. P17 – Schéma d’un champ photovoltaïque multi-groupes