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Un micro-réseau est un groupe décentralisé de sources et de charges électriques qui fonctionne normalement connecté et synchrone avec le réseau synchrone traditionnel à grande échelle, mais peut également se déconnecter pour passer en mode "îlotage" - et fonctionner de manière autonome selon les conditions physiques ou économiques. De cette façon, un micro-réseau peut intégrer efficacement diverses sources de génération distribuée (GD), en particulier les Sources d'Énergie Renouvelable (SER) - électricité renouvelable, et fournir de l'énergie d'urgence, en changeant entre le mode îlot et le mode connecté.

Il existe de nombreux types de micro-réseaux. En fonction des applications et des tailles, ils peuvent être classifiés comme des Micro-réseaux Universitaires/Institutionnels, des Micro-réseaux Communautaires, des Micro-réseaux Éloignés Hors-Grille, des Micro-réseaux de Bases Militaires et des Micro-réseaux Commerciaux et Industriels (C&I). En termes de structures électriques, ils incluent des micro-réseaux AC, des micro-réseaux DC et des micro-réseaux hybrides AC/DC.

Un micro-réseau est capable de fonctionner en mode connecté au réseau et en mode autonome, ainsi que de gérer la transition entre les deux. Les micro-réseaux offrent une option pour équilibrer le besoin de réduire les émissions de carbone tout en continuant à fournir une énergie électrique fiable pendant les périodes où les sources d'énergie renouvelable ne sont pas disponibles. Les micro-réseaux assurent également la sécurité de l'alimentation électrique et réduisent la durée des coupures d'électricité lors d'événements météorologiques extrêmes et de catastrophes naturelles.

Les microgrids, ainsi que l'intégration des unités de ressources énergétiques distribuées (DER) en général, introduisent un certain nombre de défis opérationnels qui doivent être résolus. Les flux de puissance bidirectionnels et les problèmes de stabilité sont les deux principaux. Les interactions entre les unités de génération d'énergie distribuée peuvent créer des oscillations locales, nécessitant une analyse approfondie de la stabilité face à de petites perturbations. De plus, les transitions entre les modes de fonctionnement connecté au réseau et en îlotage (autonome) dans un microgrid peuvent provoquer une instabilité transitoire. Des études récentes ont montré qu'une interface de microgrid en courant continu (DC) peut aboutir à une structure de contrôle bien plus simple, une distribution plus énergétiquement efficace et une capacité de transport de courant plus élevée pour les mêmes cotes de ligne.

Une structure typique de microgrid hybride[1]

Un microgrille hybride typique a la structure présentée ci-dessus. Les composants principaux du microgrille sont les convertisseurs bidirectionnels AC/DC et DC/DC. Pour des raisons de sécurité et de fiabilité, les convertisseurs doivent être isolés, afin qu'un échec de toute charge ou source d'énergie ne propage pas le problème au bus/grille électrique.

Convertisseur Bidirectionnel à Double Pont Actif

Convertisseur PV vers Grille DC

Convertisseur Bidirectionnel AC/DC à 2 Niveaux

La plupart des convertisseurs AC/DC et DC/DC connectés au réseau doivent fonctionner avec un flux d'énergie bidirectionnel, ce qui nécessite un dispositif de commutation capable de servir de switch actif dans une direction de flux d'énergie, mais de fonctionner comme un diode ou un MOSFET synchrone dans l'autre direction. Les MOSFET en SiC, avec leur diode parasite quasi sans récupération inverse, sont une option idéale pour ces applications, surtout pour les topologies de commutation dure. Pour les convertisseurs AC/DC triphasés bidirectionnels, la topologie Vienna n'est plus valide. La topologie AC/DC triphasée à deux niveaux devient alors le choix préféré en raison de sa simplicité. Les MOSFET en SiC permettent non seulement de nombreuses topologies bidirectionnelles dans ce domaine d'application, mais leurs caractéristiques de commutation supérieures rendent les solutions plus efficaces, compactes et même moins coûteuses avec une baisse supplémentaire du prix du SiC.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero « Analyse de flux de puissance pour les microgrilles hybrides AC-DC à faible tension contrôlées par le principe de déclenchement avec impédance virtuelle », 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition