Le controle des diodes de derivation (1ere partie)

Dans presque tous les modules solaires sont integrees des diodes dites de derivation. Dans les modules cristallins il y en a 3 en general, lesquelles sont positionnees dans la boite de jonction et peuvent si besoin court-circuiter chacune un tiers du module. Le role principal de ces diodes est de proteger les cellules solaires de la surchauffe par ombrage partiel. De plus en combinaison avec le bon onduleur elles aident aussi a minimiser les pertes de rendement sur les toits partiellement ombrages. Il a deja ete question de cela plusieurs fois dans ce blogue. Dans cet article j’aimerais maintenant decrire comment on peut verifier si toutes les diodes de derivation sont encore en bon etat dans un generateur solaire, quels defauts peuvent apparaitre sur les diodes et comment on peut les detecter de maniere infaillible. Dans la 1ere partie de l’article il va s’agir de diodes manquantes et dans la 2eme je vais decrire le cas des diodes court-circuitees. Cet article s’adresse a un public professionnel et pas vraiment aux amateurs ( technophobes ).

Stromfluss durch ein Solarmodul mit defekter Bypassdiode

Il peut toujours arriver qu’une diode de derivation soit defectueuse dans un generateur solaire. Comme ces diodes de derivation n’entrent en action que lorsque le generateur solaire est ombrage, les diodes defectueuses restent d’abord souvent inapercues. Comme deja evoque dans l’introduction il y a 2 dommages que peut subir 1 diode et qui presentent chacun une image/figure differente du defaut. Dans le 1er cas la diode de derivation ne conduit plus du tout de courant: ni dans l’une ni dans l’autre direction. Ceci est toujours le cas lorsqu’aucune diode n’a ete installee, lorsque la diode n’est pas bien branchee/connectee ou bien si elle a ete deterioree par un courant trop fort. Dans ce cas on ne remarque d’abord rien en tant qu’operateur/utilisateur. Seulement lorsque le module concerne est ombrage, le courant du string entier va descendre sur le ( au niveau du ) courant de la cellule ombragee ou bien, si l’onduleur peut reduire la tension assez fortement, la cellule devient une charge. Normalement elle devrait juste absorber la tension des cellules ombragees du string partiel. Si la tension negative de la cellule ombragee continue a augmenter, la diode de derivation devient conductrice. Or si la diode de derivation est defectueuse, elle ne peut plus intervenir et la cellule absorbe de plus en plus de tension negative jusqu’ ce qu’elle lache. Cette rupture n’est pas une cassure mecanique mais concerne le point sur la courbe caracteristique d’une diode a partir duquel la conduite est inversee.

Sur certaines diodes ( type Zener ) cet effet est meme utilise pour obtenir des tensions stables dans des circuits electroniques. Sur beaucoup d’autres cet effet conduit a leur deterioration suite a une haute perte de puissance. Les cellules solaires supportent certes d’abord cette rupture mais elles surchauffent tellement qu’une deterioration ne peut pas etre exclue a long terme. La tension negative a partir de laquelle un module solaire lache est d’environ 14 Volts. C’est pourquoi on ne combine jamais plus de 24 cellules cristallines en string partiel de cellules car 23 cellules non ombragees livrent environ 0,55 V x 23 = 12,65 Volts. La cellule partiellement ombragee peut ainsi forcer la tension a circuit-ouvert ( a vide ?) chez les cellules ombragees et empecher alors qu’un trop fort courant circule a travers elles. Si bien sur la diode de derivation est encore intacte …

 

Pour detecter une diode de derivation defectueuse, il faut electrifier le generateur solaire vers l’avant et ce de preference la nuit. On connecte donc un bloc d’alimentation qui essaie de faire passer le courant dans les cellules solaires. Comme les cellules ne fournissent pas de courant la nuit, les diodes de derivation deviennent actives et acheminent l’electricite vers les cellules solaires. Si celles-ci sont bien encore en service… Si une diode de derivation est defectueuse, aucun courant ne circule d’abord. Avant de faire ce test, il faut savoir combien de modules solaires sont connectes en serie dans le string a inspecter et de combien de diodes de derivation dispose chaque module. Ensuite on multiplie ce chiffre ( lequel des 2 ?!?) avec 0,4 V et on obtient la tension a partir de laquelle les diodes de derivation devraient effectivement devenir conductrices. A partir de cette tension le courant devrait croitre de maniere exponentielle. Si on procede a cet examen a l’aide de notre PvServe, on fixe la limite du courant a environ 50% du courant nominal des modules a examiner.

Thermographieaufnahme eines vorwärts bestromten Solarmoduls mit defekter Bypassdiode

Par ex.pour 5 cellules donc a environ 2,5A. Puis on augmente la tension jusqu’a ce que ce niveau de courant soit atteint. Si l’on controle par ex. un string a 15 modules, ou chaque module a 3 diodes de derivation, la tension d’alimentation des diodes est alors d’environ 0,4Vx15x3=18V. Juste au dessus de cette tension le niveau de courant doit etre atteint. Si le courant ne circule pas, une diode de derivation est vraisemblablement defectueuse. Maintenant il faut chercher sur quel module la diode defectueuse se trouve. Pour se faire des tensions beaucoup plus elevees sont necessaires ainsi qu’un haut degre de precaution / la plus grande prudence. Si precisement une diode est defectueuse, il ne faut plus que 17,6 V au lieu de 18 pour les diodes intactes selon l’exemple sus-cite. Sur la diode endommagee le courant doit circuler en sens inverse a travers les cellules solaires. Pour 24 cellules la tension de rupture est d’environ 336V. On aura donc besoin d ‘environ 400V pour porter ( entrainer ) le courant a 2,5A. Ce courant va chauffer assez rapidement les cellules concernees et on peut rendre cette chaleur visible grace a une camera thermographique. Comme le fonctionnement en rupture est tres eprouvant pour les cellules, on ne doit cependant pas passer trop de temps a chercher sur le toit. La difference de temperature par rapport aux modules non chauffes est cependant suffisante afin que le module concerne puisse etre trouve tres rapidement. Si plusieurs diodes sont defectueuses dans un module, cela devient plus complique car la tension augmente toujours d’environ 340V ( voir exemple ci-dessus ). Avec le PvServe on peut trouver jusqu’a 3 diodes sur des strings de modules pas trop longs ( tension maximale 1000V ). S’ il y a encore plus de diodes defectueuses, il ne reste que la possibilite de decouper le string en plusieurs morceaux et de les examiner un par un.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Bitte geben Sie folgende Zeichen ein: *