Toepassingen

Een microgrid is een gedecentraliseerde groep elektriciteitsbronnen en -belastingen die normaal gesproken verbonden en synchroon werken met het traditionele synchrone elektriciteitsnet, maar ook kunnen worden losgekoppeld van de ‘eilandmodus’ – en autonoom kunnen functioneren als de fysieke of economische omstandigheden dit vereisen. Op deze manier kan een microgrid effectief verschillende bronnen van gedistribueerde opwekking (DG) integreren, met name hernieuwbare energiebronnen (RES) - hernieuwbare elektriciteit, en noodstroom leveren, waarbij kan worden gewisseld tussen eiland- en verbonden modi.

Er zijn veel soorten microgrids. Op basis van toepassingen en afmetingen kunnen ze worden geclassificeerd als campusomgeving/institutionele microgrids, gemeenschapsmicrogrids, externe off-grid microgrids, militaire basismicrogrids en commerciële en industriële (C&I) microgrids. In termen van elektrische structuren omvatten ze AC-microgrids, DC-microgrids en hybride AC/DC-microgrids.

Een microgrid kan zowel op het elektriciteitsnet als op zichzelf functioneren en de overgang tussen deze twee op zich nemen. Microgrids bieden een optie om de noodzaak om de CO2-uitstoot te verminderen in evenwicht te brengen en tegelijkertijd betrouwbare elektrische energie te blijven leveren in perioden waarin hernieuwbare energiebronnen niet beschikbaar zijn. Microgrids bieden ook stroomzekerheid en verkorten de stroomuitvaltijd bij zwaar weer en natuurrampen.

Microgrids, en de integratie van gedistribueerde energiebronnen (DER)-eenheden in het algemeen, introduceren een aantal operationele uitdagingen die moeten worden aangepakt. Bidirectionele machtsstromen en stabiliteitsproblemen zijn de twee belangrijkste daarvan. Interacties tussen gedistribueerde energiegeneratoreenheden kunnen lokale oscillaties veroorzaken, wat een grondige stabiliteitsanalyse bij kleine verstoringen vereist. Bovendien kunnen transitieactiviteiten tussen netgekoppelde en eilandgebonden (stand-alone) bedrijfsmodi in een microgrid tijdelijke instabiliteit veroorzaken. Recente onderzoeken hebben aangetoond dat een gelijkstroom (DC) microgrid-interface kan resulteren in een aanzienlijk eenvoudigere besturingsstructuur, een energie-efficiëntere distributie en een hogere stroomdraagcapaciteit voor dezelfde lijnspecificaties.

Een typische hybride microgridstructuur[1]

Een typisch hybride microgrid heeft de structuur zoals hierboven weergegeven. De kerncomponenten van het microgrid zijn bidirectionele AC/DC- en DC/DC-converters. Om veiligheids- en betrouwbaarheidsredenen moeten de omvormers worden geïsoleerd, zodat een storing in de belasting of de energiebron het probleem niet naar de energiebus/het elektriciteitsnet zou verspreiden.

Bidirectionele Dual Active Full Bridge-converter

PV naar DC-netconverter

Bidirectionele AC/DC-converter met 2 niveaus

De meeste op het elektriciteitsnet aangesloten AC/DC- en DC/DC-converters moeten in een bidirectionele energiestroom werken, waarvoor een schakelapparaat nodig is dat als actieve schakelaar in de ene energiestroomrichting dient, maar in de andere energierichting als een diode of synchrone MOSFET functioneert. vloeiende richting. SiC-MOSFET's, met vrijwel nul reverse recovery body-diode, zijn een ideale optie in de toepassingen, vooral voor hard-switching-topologieën. Voor de drie bidirectionele AC/DC-converters is de Weense topologie niet langer geldig. De driefasige AC/DC-topologie met twee niveaus wordt vanwege zijn eenvoud de voorkeurskeuze. SiC MOSFET's maken niet alleen veel bidirectionele topologieën in dit toepassingsgebied mogelijk, hun superieure schakelkarakteristieken maken de oplossingen efficiënter, compacter en zelfs goedkoper, terwijl de SiC-prijs nog verder wordt verlaagd.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero “Krachtstroomanalyse voor droop-gecontroleerde LV hybride AC-DC microgrids met virtuele impedantie”, 2014 IEEE PES Algemene Vergadering | Conferentie & Expositie