Etude et implémentation d'une commande MPPT neuro-floue sur FPGA

Abstract

Ce travail s'intéresse à la commande de poursuite du point de puissance maximale (MPPT) des générateurs photovoltaïques. Notre intérêt s'est particulièrement dirigé vers une commande d’actualité qui fait partie de l’intelligence artificielle. C’est la commande par l’approche neuro-floue qui est définie comme étant un réseau neuronal multicouche avec des paramètres flous, ou comme un système flou mis en application sous une forme distribuée parallèle. Le contrôleur neuro-flou sert à exploiter au mieux la puissance délivrée par les panneaux solaires. Ce mémoire présente le développement d’une telle commande et son implémentation sur un circuit “FPGA Virtex II de Xilinx“ en se basant sur les différentes étapes nécessaires à la programmation de ce circuit et en utilisant la carte de développement «Memec Design Virtex-II V2MB1000». On démontre ainsi l'avantage apporté par les circuits FPGA grâce à leur faible temps de développement, leur puissance de calcul et leur flexibilité de fonctionnement. Le but essentiel de notre travail est l’étude et l’implémentation d’un contrôleur MPPT par la méthode neuro-floue, en d’autre terme la méthode des réseaux de neurones adaptatifs par la logique floue, sur un circuit FPGA. Le présent mémoire est subdivisé en cinq chapitres à savoir: Dans le premier chapitre, nous présentons les principales caractéristiques d’un générateur photovoltaïque (GVP) ainsi que la problématique de l’énergie solaire photovoltaïque. Le deuxième chapitre présente une étude théorique sur les notions de la logique floue, les réseaux de neurones et neuro-flous ainsi que les concepts nécessaires à leurs conceptions, l’apprentissage et la validation. Le troisième chapitre sera consacré aux principaux algorithmes de recherche du point de puissance maximale (MPPT) d’un GPV développés et les plus répandus, en particulier ceux émergents (les techniques intelligentes telle que la logique floue, les réseaux de neurones, les réseaux neuro-flous). Les circuits logiques programmables « FPGA », particulièrement les circuits FPGA de la famille Virtex-II de Xilinx, sur lesquels on va implémenter notre application, sont le sujet du quatrième chapitre, on va s’intéresser à l’étude de ces circuits et leur principe de fonctionnement. Le dernier chapitre sera consacré à l’implémentation du contrôleur MPPT neuro-flou sur la carte FPGA en commençant par la programmation de l’application jusqu'à son implémentation sur la carte de développement FPGA. Nous terminerons notre mémoire par une conclusion générale dans laquelle nous donnerons les perspectives et les améliorations qui peuvent être prises en compte pour la continuité de ce travail.