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Un micro-réseau est un groupe décentralisé de sources et de charges électriques qui fonctionnent normalement de manière connectée et synchrone avec le réseau synchrone étendu traditionnel, mais peuvent également se déconnecter en « mode insulaire » – et fonctionner de manière autonome selon les conditions physiques ou économiques. De cette manière, un micro-réseau peut intégrer efficacement diverses sources de production distribuée (DG), en particulier les sources d'énergie renouvelables (SER) - électricité renouvelable, et peut fournir une énergie de secours, en passant du mode insulaire au mode connecté.

Il existe de nombreux types de micro-réseaux. En fonction des applications et des tailles, ils peuvent être classés en micro-réseaux pour environnement de campus/institutionnels, micro-réseaux communautaires, micro-réseaux éloignés hors réseau, micro-réseaux de bases militaires et micro-réseaux commerciaux et industriels (C&I). En termes de structures électriques, ils comprennent les micro-réseaux AC, les micro-réseaux DC et les micro-réseaux hybrides AC/DC.

Un micro-réseau est capable de fonctionner en modes connecté au réseau et autonome et de gérer la transition entre les deux. Les micro-réseaux offrent une option pour équilibrer la nécessité de réduire les émissions de carbone tout en continuant à fournir une énergie électrique fiable pendant les périodes où les sources d’énergie renouvelables ne sont pas disponibles. Les micro-réseaux offrent également la sécurité électrique et réduisent la durée des coupures de courant en cas de conditions météorologiques extrêmes et de catastrophes naturelles.

Les micro-réseaux, et l’intégration d’unités de ressources énergétiques distribuées (DER) en général, introduisent un certain nombre de défis opérationnels qui doivent être relevés. Les flux d’énergie bidirectionnels et les problèmes de stabilité en sont les deux principaux. Les interactions entre les unités génératrices d'énergie distribuée peuvent créer des oscillations locales, nécessitant une analyse approfondie de la stabilité aux petites perturbations. De plus, les activités de transition entre les modes de fonctionnement connectés au réseau et îlotés (autonomes) dans un micro-réseau peuvent créer une instabilité transitoire. Des études récentes ont montré qu'une interface de micro-réseau à courant continu (CC) peut aboutir à une structure de contrôle beaucoup plus simple, une distribution plus efficace en énergie et une capacité de transport de courant plus élevée pour les mêmes valeurs nominales de ligne.

Une structure de micro-réseau hybride typique[1]

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

Convertisseur bidirectionnel double actif en pont complet

Convertisseur de réseau PV en DC

Convertisseur AC/DC bidirectionnel à 2 niveaux

La plupart des convertisseurs AC/DC et DC/DC connectés au réseau doivent fonctionner dans un flux d'énergie bidirectionnel, ce qui nécessite un dispositif de commutation pour servir de commutateur actif dans un sens du flux d'énergie, mais pour fonctionner comme une diode ou un MOSFET synchrone dans l'autre énergie. sens d'écoulement. Les MOSFET SiC, avec une diode de corps à récupération inverse proche de zéro, constituent une option idéale dans les applications, en particulier pour les topologies de commutation dure. Pour les trois convertisseurs AC/DC bidirectionnels, la topologie de Vienne n'est plus valable. La topologie AC/DC triphasée à 2 niveaux devient un choix privilégié en raison de sa simplicité. Les MOSFET SiC permettent non seulement de nombreuses topologies bidirectionnelles dans ce domaine d'application, mais leurs caractères de commutation supérieurs rendent les solutions plus efficaces, compactes et encore moins coûteuses avec une réduction supplémentaire du prix du SiC.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero « Analyse du flux de puissance pour les micro-réseaux hybrides AC-DC BT contrôlés par statisme avec impédance virtuelle », Assemblée générale IEEE PES 2014 | Conférence et exposition