Применения

Микросеть — это децентрализованная группа источников электроэнергии и нагрузок, которая обычно работает, подключенная и синхронизированная с традиционной широкомасштабной синхронной сетью, но также может отключаться для работы в "островном режиме" — и функционировать автономно в зависимости от физических или экономических условий. Таким образом, микросеть может эффективно интегрировать различные источники распределенной генерации (DG), особенно Источники Возобновляемой Энергии (RES) — возобновляемую электрическую энергию, и обеспечивать резервное питание, переключаясь между островным и подключенным режимами.

Существует множество типов микросетей. В зависимости от приложений и размеров они могут классифицироваться как микросети кампусного типа/учреждений, микросети сообществ, удаленные автономные микросети, микросети военных баз и коммерческие или промышленные (C&I) микросети. С точки зрения электрической структуры, они включают микросети переменного тока, микросети постоянного тока и гибридные микросети AC/DC.

Микросеть способна функционировать в режимах, связанных с основной сетью, и автономных режимах, а также управлять переходом между ними. Микросети предоставляют возможность поддерживать баланс между необходимостью снижения выбросов углерода и обеспечением надежной электроэнергией в периоды, когда источники возобновляемой энергии недоступны. Микросети также обеспечивают энергетическую безопасность и сокращают время отключения электроэнергии в случае сильных погодных условий и природных катастроф.

Микросети и, в общем, интеграция распределенных источников энергии (DER) вводят ряд операционных вызовов, которые необходимо решить. Двунаправленные потоки электроэнергии и проблемы устойчивости являются двумя главными из них. Взаимодействие между распределенными генераторами энергии может создавать локальные колебания, требующие тщательного анализа устойчивости при малых возмущениях. Кроме того, переходные процессы между режимами работы микросети — подключенной к централизованной сети и автономного режима — могут вызывать нестационарную неустойчивость. Недавние исследования показали, что интерфейс прямого тока (DC) для микросетей может обеспечить значительно более простую структуру управления, более эффективное распределение энергии и большую токовую нагрузку при тех же параметрах линий.

Типичная гибридная структура микросети[1]

Типичная гибридная микросеть имеет структуру, показанную выше. Основными компонентами микросети являются.bidirectional AC/DC и DC/DC преобразователи. По соображениям безопасности и надежности преобразователи должны быть изолированными, чтобы сбой любой нагрузки или источника энергии не распространял проблему на электрическую шину/сеть.

Двунаправленный двойной активный мостовой преобразователь

Преобразователь PV в DC-сеть

Двухуровневый двунаправленный AC/DC преобразователь

Большинство преобразователей напряжения, подключенных к сети AC/DC и DC/DC, должны работать с двунаправленным потоком энергии, что требует использования коммутационного устройства в качестве активного ключа в одном направлении потока энергии, но функционирующего как диод или синхронный MOSFET в другом направлении. MOSFET на основе SiC, обладающие практически нулевым обратным восстановлением встроенного диода, являются идеальным выбором для таких приложений, особенно для топологий жесткой коммутации. Для двунаправленных трехфазных преобразователей AC/DC топология Вена больше не является актуальной. Топология двухуровневого трехфазного преобразователя AC/DC становится предпочтительной благодаря своей простоте. MOSFET на основе SiC не только позволяют использовать множество двунаправленных топологий в этой области применения, но их превосходные характеристики коммутации делают решения более эффективными, компактными и даже менее дорогими с дальнейшим снижением стоимости SiC.

[1] Чендан Ли, Санджай Кумар Чаудхари, Хосеп М. Герреро «Анализ распределения мощности для микросетей с управлением по методу дропа с виртуальным импедансом в низковольтных гибридных сетях переменного и постоянного тока», 2014 IEEE PES General Meeting | Conference & Exposition