Commande d'un dispositif de stockage d'énergie par chaine de supercondensateurs avec raccordement direct sur réseau CA et/ou CD

Avec entre autres l'arrivée des supercondensateurs de grande capacité (plusieurs milliers de Farads), l'intérêt de les utiliser pour stocker de l'énergie est en plein essor. En effet, les supercondensateurs ont une plus grande densité de puissance que les batteries (de 1000 à 5000 W/kg pour les supercondensateurs contre 150 W/kg pour les batteries), c'est-à-dire qu'ils peuvent restituer l'énergie plus rapidement. Néanmoins, on continue tout de même à souvent utiliser des batteries en complément aux supercondensateurs, car ces derniers ont une densité d'énergie plus faible que celle des batteries (de 4 à 6 Wh/kg pour les supercondensateurs contre 50 à 1500 Wh/kg pour les batteries). À cause de leur conception, les supercondensateurs ne peuvent pas atteindre une grande tension, typiquement 2.7 à 2.85 V. Afin d'alimenter des appareils de plus haute tension, il est possible de les mettre en série. Dans ce cas, leurs tensions vont s'additionner. Lorsqu'ils sont en série, un problème survient pendant leur recharge car, ayant des capacités différentes (± 20%), ils se rechargent à des vitesses différentes. Il y a des risques de destruction d'un supercondensateur s'il atteint une tension plus haute que celle qu'il peut supporter. Il sera aussi plus rapidement endommagé selon sa courbe de charge et de décharge. Il faut donc d'une part un moyen de protéger individuellement chaque condensateur contre les surtensions, et d'autre part, assurer la possibilité de charger chaque supercondensateur à son maximum de tension, afin de profiter du maximum de potentiel de stockage de l'ensemble du groupe. Certains systèmes existent déjà pour égaliser la tension lors de la charge et seront analysés dans la revue de littérature. Le concept de SUPERCAPS présenté dans ce mémoire est un concept modulaire de stockage d'énergie par supercondensateurs. Contrairement à tous les systèmes de stockage par supercondensateurs existants, ce concept ne requiert pas de convertisseur de puissance entre l'organe de stockage, le réseau et/ou le système à alimenter. La cellule de stockage, telle qu'elle est conçue, permet de réaliser de façon intrinsèque la fonction de conversion de tension ou de courant selon tous les modes possibles, soit CA-CA, CA-CC, CC-CA, CC-CC. Cela en fait donc un convertisseur de puissance universel. Dans le cadre de ce mémoire une cellule comprend 2 supercondensateurs contrôlés par 4 transistors. Avec cette architecture, les supercondensateurs peuvent se charger et se décharger lorsqu'ils sont en série dans la branche, ou d'avoir une tension constante si le supercondensateur est contourné par le courant qui circule dans la branche.