Une architecture de commande électronique de puissance dans laquelle un onduleur établit et régule de façon autonome l'amplitude de tension, l'angle de phase et la fréquence locales comme référence du système, fournissant un comportement de source de tension capable d'alimenter un fonctionnement en îlot, un black‑start et le partage de puissance active/réactive sans dépendre d'une référence de tension externe.

Principe

En mettant en œuvre un oscillateur interne et des lois de commande de tension (par exemple droop, machine synchrone virtuelle ou impédance virtuelle), l'onduleur formant le réseau devient la référence tension/fréquence pour les convertisseurs et charges connectés ; la tension et la fréquence du système suivent la dynamique de commande de l'onduleur plutôt qu'un signal réseau externe.

Démonstration

Scénario illustratif → Un microréseau isolé dont les groupes synchrones sont hors service : un onduleur configuré en mode formant le réseau utilise un contrôle de type machine synchrone virtuelle pour établir 50,0 Hz et 1,0 pu de tension, détecte une augmentation de charge de 20 %, augmente sa puissance via sa loi de droop, et les autres onduleurs, en mode courant ou suiveur, partagent la production ; la fréquence et la tension se stabilisent selon la dynamique du contrôleur formant le réseau.

Mauvaise application

Confondre le contrôle formant le réseau avec l'inertie physique d'une machine synchrone — c'est‑à‑dire supposer que l'onduleur fournit une énergie cinétique illimitée et des courants de défaut identiques. L'erreur est de mélanger la référence tension/fréquence assurée par la commande avec l'énergie rotative physique continue d'une machine.

Conséquence

Appliqué correctement, le contrôle formant le réseau fournit une référence tension/fréquence stable permettant l'îlotage, de meilleures performances en condition de faible inertie et le black‑start ; il exige aussi l'ajustement des protections, la coordination entre plusieurs unités GFM et une capacité d'énergie continue côté courant continu. Mal utilisé comme substitut direct sans ces adaptations, il peut provoquer des interactions de commande, des dysfonctionnements de protection ou un comportement de défaut insuffisant.

Inversion

Si l'onduleur ne dispose pas d'une réserve d'énergie CC suffisante, d'une capacité de courant ou d'un contrôle assez rapide et réglé, il ne peut pas former le réseau de façon fiable ; inversement, dans un grand réseau synchrone robuste, le rôle d'un onduleur GFM individuel peut être redondant car le système synchrone assure la référence. De plus, des convertisseurs GFL peuvent être reconfigurés en GFM uniquement si leur matériel et leur contrôle le permettent.

Limite

Clairement inclus : un onduleur fonctionnant comme source de tension autonome avec oscillateur interne (droop ou VSM) alimentant un microréseau en mode îloté. Cas limite : un onduleur capable d'alterner entre modes formant et suiveur selon les conditions. Clairement exclu : un onduleur suiveur reliant sa commande à une référence externe (PLL) et incapable d'établir la tension ou la fréquence du système.

Tension sémantique

Autonomie vs coordination : les unités GFM apportent une autonomie locale et une référence mais exigent une coordination stricte pour éviter des interactions défavorables lorsque plusieurs contrôleurs GFM coexistent ; cette tension affecte la stabilité, la précision du partage et la conception des protections.

Synthèse

Le contrôle formant le réseau fait d'un onduleur l'ancre active de tension/fréquence d'un domaine électrique ; c'est une abstraction de commande qui peut reproduire de nombreuses fonctions d'une machine synchrone mais reste limitée par les capacités matérielles, la disponibilité d'énergie et la nécessité d'une coordination multi‑appareils.