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Examen des onduleurs formateurs de réseau en soutien à l'exploitation du système électrique

IEEE Xplore
IEEE Xplore
Champ: Normes Électriques
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Canada

    Cet article a présenté un aperçu des caractéristiques des onduleurs GFM en les comparant à celles des onduleurs traditionnels suivant le réseau, et a mis en lumière les innovations récentes dans les technologies d'onduleurs GFM, résumant les avantages et les opportunités des onduleurs GFM pour les opérations interactives de réseau dans différents scénarios.

1. Les fonctions des onduleurs GFM.

      Les onduleurs GFM sont généralement conçus comme des sources de tension qui régulent leurs tensions et fréquences en synergie avec les réseaux électriques grâce à diverses fonctions GFM. D'autres fonctions GFM ont également été développées pour les onduleurs GFM, telles que la fonction d'auto-synchronisation, la fonction de contrôle coordonné, la fonction de transition de mode sans coupure, et les fonctions de redémarrage noir. La fonction d'auto-synchronisation a été proposée spécifiquement pour les onduleurs basés sur les DER à deux étages, intégrant le contrôle de la tension du lien DC avec les fonctions de contrôle par déclinaison. La fonction de contrôle coordonné a été développée pour soutenir le fonctionnement des onduleurs dans des conditions de réseau non équilibrées. La fonction de transition de mode sans coupure permet une opération flexible d'un micro-réseau entre les modes connecté au réseau et isolé. Les fonctions de redémarrage noir fournissent la restauration du réseau électrique après des événements de panne, en tenant compte des considérations pratiques. Avec la mise en œuvre de ces fonctions, les onduleurs GFM sont capables de réguler le réseau et ainsi d'améliorer la stabilité et la fiabilité du réseau dans diverses conditions de fonctionnement.

Simplified representations of GFL and GFM inverters.png

2.  Les différences entre les onduleurs GFM et les onduleurs GFL traditionnels.

    Les onduleurs GFL sont principalement conçus pour effectuer la conversion de puissance, alimentant le réseau avec une puissance de haute qualité dotée de capacités de soutien au réseau dans les limites normales du réseau, au-delà desquelles les onduleurs GFL doivent être déconnectés. En revanche, les onduleurs GFM ne sont pas seulement capables d'alimenter le réseau électrique, mais ils disposent également de plus de fonctions de soutien, telles que la fourniture directe de soutien en tension, en fréquence et en inertie au réseau électrique, le soutien aux opérations en îlot avec des transitions de mode sans coupure, tant pour les opérations connectées au réseau que pour les opérations en îlot.

Control block diagrams of GFL and GFM inverters.png

3.  Analyse avec les innovations récentes dans les technologies GFM .

    La configuration collective de redémarrage noir a amélioré la redondance des onduleurs avec un coût système faible en empilant plusieurs onduleurs GFM plus petits par rapport à la configuration entièrement fonctionnelle avec un seul onduleur. Cependant, le partage de charge et la synchronisation entre ces onduleurs GFM parallèles, activés par le contrôle par déclinaison, VSG, etc., sont devenus les points focaux pour la réalisation pratique. Après l'établissement de la tension initiale fournie par ces onduleurs GFM basés sur les DER ou BESS, d'autres charges, onduleurs basés sur les DER et générateurs peuvent être reconnectés au micro-réseau selon certaines stratégies de restauration, reprenant le fonctionnement normal du micro-réseau à partir d'un événement de panne.

Detailed configurations of black-start strategies.png

4.  Conclusions et recommandations pour les avancées potentielles des technologies GFM.

    Il est encore nécessaire de consacrer beaucoup d'efforts de recherche et de développement pour construire et étendre les applications des onduleurs GFM en soutien à l'exploitation des systèmes électriques modernes dominés par les DER interfacés par onduleurs. Des technologies plus prometteuses sont nécessaires pour que les onduleurs GFM contribuent de manière significative aux grands systèmes interconnectés (c'est-à-dire, les systèmes électriques continentaux). En incorporant divers onduleurs GFM dans les grands réseaux électriques, la dynamique globale, la stabilité et les modes de défaillance du système pourraient être affectés ; par conséquent, davantage de recherches sur les fonctions avancées GFM avec des techniques d'interconnexion (par exemple, la fonction de contrôle coordonné et la fonction de redémarrage noir) sont nécessaires pour ces onduleurs GFM. De plus, davantage de projets pilotes d'applications d'onduleurs GFM sont également nécessaires pour valider les capacités des onduleurs GFM, en tenant compte des contingences du réseau et de la performance du système de bout en bout.

Source: IEEE Xplore
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