Rev. Phys. Appl. (Paris) 23, 1405-1414 (1988)
DOI: 10.1051/rphysap:019880023080140500

Modélisation analytique d'un système de pompage photovoltaïque utilisant une machine synchrone à commutation naturelle : fonctionnement optimal et critères de constitution

J.M. Rolland¹, S. Astier¹, L. Protin¹, Ch. Masselot² et M. Lajoie-Mazenc<sup>3

1</sup>  Laboratoire d'Energie Solaire ENSUT (Ecole Nationale Supérieure Universitaire de Technologie), B.P. 5085, Dakar, Sénégal
²  Laboratoire d'Electrotechnique de Grenoble, ENSIEG (Ecole Nationale Supérieure d'Ingénieurs Electriciens de Grenoble) à l'INPG, B.P. 46, 38 St Martin d'Hères, France
³  Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique Industrielle, ENSEEIHT (Ecole Nationale Supérieure d'Electrotechnique, Electronique, Informatique et Hydraulique de Toulouse) à l'INPT, France

Abstract
The photovoltaic system presented in this paper is constituted of a self-piloted synchronous motor operating a centrifugal load and fed by solar cells through a load-commutated thyristors current inverter, without intermediate power storage. The optimal system working is defined and studied by means of a simplified analytical model which takes each item of the conversion chain into account, and is developped in reduced variables. Considering realistic hypotheses, this model allows to release the control law and to emphasize electrotechnical criterions to design and operate such a system. These criterions take effect on the machine constitution and its voltage matching with the generator. The proposed method is of larger utility for studying photovoltaic systems and gives way to a more accurate study.

Résumé
Le système photovoltaïque étudié dans cet article est constitué par un moteur synchrone autopiloté entraînant une pompe centrifuge, associé à un onduleur de courant fonctionnant en commutation naturelle et alimenté au fil du soleil par un générateur photovoltaïque. Le fonctionnement optimal de ce système est défini et étudié analytiquement au moyen d'un modèle simplifié qui prend en compte tous les éléments de la chaîne de conversion. Dans le cadre des hypothèses retenues cette modélisation, effectuée en grandeurs réduites, permet de dégager et d'exprimer simplement la loi de commande et les critères électrotechniques à satisfaire pour la constitution d'un système de ce type. Ces critères portent sur les caractéristiques de la machine et son association au générateur. La démarche proposée, de portée générale pour l'étude des systèmes photovoltaïques, ouvre la voie pour une étude affinée du système considéré.

PACS
8250 - Solar power stations and photovoltaic power systems.
8310D - Synchronous machines.
8360 - Power convertors and power supplies to apparatus.

Key words
commutation -- invertors -- photovoltaic power systems -- pumps -- synchronous motors -- thyristor applications -- photovoltaic pumping system -- commutated synchronous machine -- optimal functioning -- constitution criteria -- self piloted synchronous motor -- load commutated thyristor current inverter -- optimal system -- analytical model