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미니 그리드는 일반적으로 전통적인 광역 동기화된 전력망에 연결되어 동작하지만, 물리적 또는 경제적 상황에 따라 "섬 모드"로 분리하여 자율적으로 작동할 수 있는 분산형 전력 공급원과 부하의 그룹입니다. 이러한 방식으로 미니 그리드는 다양한 분산 발전(DG) 소스를 효과적으로 통합하고 특히 재생 가능 에너지 소스(RES) - 재생 가능한 전력을 통합하며, 섬 모드와 연결 모드 사이에서 변환하면서 비상 전력을 공급할 수 있습니다.

미니 그리드에는 여러 유형이 있습니다. 용도와 크기에 따라 캠퍼스 환경/기관형 미니 그리드, 커뮤니티형 미니 그리드, 원격 오프그리드형 미니 그리드, 군사 기지형 미니 그리드 및 상업용 및 산업용(C&I) 미니 그리드로 구분됩니다. 전기 구조 측면에서는 AC 미니 그리드, DC 미니 그리드 및 하이브리드 AC/DC 미니 그리드가 포함됩니다.

미니 그리드는 격자 연결 모드와 독립형 모드로 운영할 수 있으며 두 모드 간의 전환을 처리할 수 있습니다. 미니 그리드는 재생 가능한 전력 소스가 사용할 수 없는 기간 동안 탄소 배출량을 줄이는 필요성과 신뢰할 수 있는 전기 에너지를 계속 제공하는 필요성을 균형 있게 유지하는 방법을 제공합니다. 또한 미니 그리드는 심각한 날씨 및 자연 재해 시 전력을 보호하고 정전 시간을 단축시켜 줍니다.

마이크로그리드와 분산 에너지 자원(DER) 유닛의 통합은 해결해야 할 여러 운영상의 과제를 제기합니다. 양방향 전력 흐름과 안정성 문제는 그중 가장 중요한 두 가지입니다. 분산형 에너지 발전기 간 상호 작용은 지역 진동을 일으킬 수 있어 세부적인 소란 안정성 분석이 필요합니다. 또한, 마이크로그리드에서 격자 연결 모드와 독립 운전 모드 간의 전환 활동은 일시적인 불안정성을 초래할 수 있습니다. 최근 연구들은 직류(DC) 마이크로그리드 인터페이스가 훨씬 더 단순한 제어 구조, 더 효율적인 에너지 분배 및 동일한 선로 등급에서 더 높은 전류 용량을 제공할 수 있음을 보여주었습니다.

전형적인 하이브리드 마이크로그리드 구조[1]

일반적인 하이브리드 마이크로그리드는 위에 표시된 구조를 가지고 있습니다. 마이크로그리드의 핵심 구성 요소는 양방향 AC/DC 및 DC/DC 컨버터입니다. 안전과 신뢰성을 위해 컨버터는 격리되어야 하며, 이는 어떤 부하나 에너지 소스의 실패가 전력 버스/그리드로 문제를 확산시키지 않도록 합니다.

양방향 듀얼 액티브 풀 브릿지 컨버터

PV에서 DC 그리드로 변환하는 컨버터

2레벨 양방향 AC/DC 컨버터

대부분의 격자 연결 AC/DC 및 DC/DC 변환기는 양방향 에너지 흐름에서 작동해야 하며, 이는 스위칭 장치가 하나의 에너지 흐름 방향에서는 활성 스위치로 작동하지만 다른 방향에서는 다이오드 또는 동기화된 MOSFET으로 기능하도록 요구합니다. 거의 제로 리버스 복구 본체 다이오드를 가진 SiC MOSFET는 특히 하드 스위칭 토폴로지에 있어서 이러한 응용 분야에서 이상적인 옵션입니다. 양방향 3상 AC/DC 변환기의 경우 비엔나 토폴로지는 더 이상 유효하지 않습니다. 2레벨 3상 AC/DC 토폴로지가 그 단순함 때문에 선호되는 선택이 됩니다. SiC MOSFET는 이 응용 분야에서 많은 양방향 토폴로지를 가능하게 하는 데 그치지 않고, 우수한 스위칭 성능 덕분에 솔루션이 더욱 효율적이고 소형화되며, SiC 가격이 추가로 하락함에 따라 더욱 저렴해집니다.

[1] 첸단 리, 산제이 쿠마르 초드하리, 호세프 엠. 게레로 "가상 임피던스를 갖춘 드롭 제어식 저전압 하이브리드 AC-DC 마이크로그리드의 전력 흐름 분석", 2014 IEEE PES 총회 | 컨퍼런스 & 박람회