Aplicaciones

Una microred es un grupo descentralizado de fuentes y cargas de electricidad que normalmente opera conectado y sincronizado con la red tradicional de gran área, pero también puede desconectarse para funcionar en "modo aislado" y operar de manera autónoma según las condiciones físicas o económicas lo dicten. De esta manera, una microred puede integrar eficazmente diversas fuentes de generación distribuida (GD), especialmente las Fuentes de Energía Renovable (FER) - electricidad renovable, y puede proporcionar energía de emergencia, cambiando entre los modos aislado y conectado.

Existen muchos tipos de microredes. Según sus aplicaciones y tamaños, se pueden clasificar como Microredes de Campus Ambiental/Institucional, Microredes Comunitarias, Microredes Remotas Fuera de Red, Microredes de Bases Militares y Microredes Comerciales e Industriales (C&I). En términos de estructuras eléctricas, incluyen microredes AC, microredes DC y microredes híbridas AC/DC.

Un microgrid es capaz de operar en modo conectado a la red y de manera independiente, así como de gestionar la transición entre ambos. Los microgrids ofrecen una opción para equilibrar la necesidad de reducir las emisiones de carbono mientras continúan proporcionando energía eléctrica confiable en periodos en los que las fuentes renovables de energía no están disponibles. Los microgrids también ofrecen seguridad energética y reducen el tiempo de apagón en eventos de mal clima severo y desastres naturales.

Los microredes, y la integración de unidades de recursos energéticos distribuidos (DER) en general, introducen una serie de desafíos operativos que deben abordarse. Las corrientes de potencia bidireccionales y los problemas de estabilidad son los principales. Las interacciones entre las unidades generadoras de energía distribuida pueden crear oscilaciones locales, lo que requiere un análisis exhaustivo de estabilidad ante pequeñas perturbaciones. Además, las actividades de transición entre los modos de operación conectado a la red y en islamiento (autónomo) en una microred pueden generar inestabilidad transitoria. Estudios recientes han demostrado que la interfaz de microred de corriente continua (DC) puede resultar en una estructura de control significativamente más simple, una distribución más eficiente energéticamente y una mayor capacidad de transporte de corriente para las mismas calificaciones de línea.

Una estructura típica de microred híbrida[1]

Un microgrid híbrido típico tiene la estructura mostrada arriba. Los componentes principales del microgrid son los convertidores bidireccionales AC/DC y DC/DC. Por razones de seguridad y fiabilidad, los convertidores deben estar aislados, para que cualquier fallo en una carga o fuente de energía no propague el problema al bus de potencia/rejilla.

Convertidor Dual Activo de Puente Completo Bidireccional

Convertidor de PV a Red DC

Convertidor AC/DC Bidireccional de 2 Niveles

La mayoría de los convertidores AC/DC y DC/DC conectados a la red deben operar con un flujo de energía bidireccional, lo que requiere un dispositivo de conmutación que funcione como un interruptor activo en una dirección de flujo de energía, pero que actúe como un diodo o MOSFET sincrónico en la otra dirección de flujo de energía. Los MOSFETs de SiC, con un diodo interno de casi cero recuperación inversa, son una opción ideal para estas aplicaciones, especialmente para topologías de conmutación forzada. Para los convertidores AC/DC tridireccionales bidireccionales, la topología Vienna ya no es válida. La topología AC/DC trifásica de 2 niveles se convierte en una elección preferida debido a su simplicidad. Los MOSFETs de SiC no solo permiten muchas topologías bidireccionales en este campo de aplicación, sus características superiores de conmutación hacen que las soluciones sean más eficientes, compactas e incluso menos costosas con la reducción progresiva del precio del SiC.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero "Análisis de flujo de potencia para microredes híbridas AC-DC de baja tensión controladas por droop con impedancia virtual", 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition