Aplicații

O microrețea este un grup decentralizat de surse de electricitate și incarcaturi care funcționează, în mod normal, conectat și sincronizat cu rețeaua tradițională de amplă arie sincronă, dar poate și să se deconecteze în "mod insular" - și să funcționeze autonom, după cum dictează condițiile fizice sau economice. În acest fel, o microrețea poate integra eficient diferite surse de generare distribuită (GD), în special Sursele de Energie Regenerabilă (SER) - electricitate regenerabilă, și poate furniza energie de urgență, comutând între modul insular și modul conectat.

Există multe tipuri de microrețele. Pe baza aplicațiilor și dimensiunilor, acestea pot fi clasificate ca Microrețele de Mediu Campus/Instituțional, Microrețele Comunitare, Microrețele Departe de Rețea, Microrețele Bazelor Militare și Microrețele Comerciale și Industriale (C&I). În ceea ce privește structurile electrice, includ microrețele AC, microrețele DC și microrețele hibride AC/DC.

O microrețea este capabilă să funcționeze în regimuri conectate la rețea și autonome, precum și să gestioneze tranziția între cele două. Microrețele oferă o soluție pentru echilibrarea nevoii de a reduce emisiile de carbon, în timp ce asigură energie electrică fiabilă în perioadele în care sursele de energie regenerabilă nu sunt disponibile. De asemenea, microrețele asigură securitatea energetică și reduc timpul de întrerupere al alimentării în cazul evenimentelor legate de vreme severă sau de catastrofe naturale.

Microrețelele, și în general integrarea unităților de resurse de energie distribuită (DER), introduc o serie de provocări operaționale care trebuie abordate. Fluxurile bidirecționale de energie și problemele de stabilitate sunt cele mai importante dintre acestea. Interacțiunile între unitățile de generare a energiei distribuite pot crea oscilații locale, ceea ce necesită o analiză detaliată a stabilității la perturbări mici. În plus, activitățile de tranziție între modul de funcționare conectat la rețea și modul insular (autonom) într-o microrețea pot provoca instabilitate transitorie. Studii recente au arătat că interfața unei microrețele cu curent continuu (DC) poate duce la o structură de control mult mai simplă, distribuție mai eficientă a energiei și capacitate mai mare de transport al curentului pentru aceleași rating-uri ale liniei.

O structură hibridă tipică de microrețea[1]

O microrețea hibridă tipică are structura prezentată mai sus. Componentele de bază ale microrețelei sunt convertorii bidirecționali AC/DC și DC/DC. Din motive de siguranță și fiabilitate, convertorii trebuie să fie izolați, astfel încât orice eșec al unei sarcini sau a unei surse de energie nu să propage problema la rețeaua electrică.

Convertor Bidirecțional cu Pod Activ Dublu

Convertor de la PV la Rețea DC

Convertor Bidirecțional AC/DC cu 2 Nivele

Majoritatea convertorilor AC/DC și DC/DC conectați la rețea trebuie să funcționeze cu flux bidirecțional de energie, ceea ce necesită un dispozitiv de comutare care să servească drept comutator activ într-o direcție a fluxului de energie, dar să funcționeze drept diodă sau MOSFET sincron în cealaltă direcție a fluxului de energie. MOSFET-urile SiC, cu dioda internă care are o recuperare inversă aproape nulă, sunt o opțiune ideală în aceste aplicații, mai ales pentru topologii de comutare dură. Pentru convertorii AC/DC tri-fazici bidirecționali, topologia Vienna nu este mai valabilă. Topologia AC/DC tri-fazic cu două niveluri devine o alegere preferată din cauza simplicității sale. MOSFET-urile SiC nu doar că permit multe topologii bidirecționale în această zonă de aplicații, caracteristicile lor superioare de comutare fac soluțiile mai eficiente, mai compacte și chiar mai ieftine cu reducerea prețurilor ulterioare ale SiC.

[1] Chendan Li, Sanjay Kumar Chaudhary, Josep M. Guerrero „Analiza fluxului de putere pentru microreele hibride AC-DC la nivelul tensiunii joase controlate prin sistemul de droop cu impedență virtuală”, 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition