Schéma de basculement transparent entre commutateur de transfert rapide et PCS (< 20 ms)

Date de rédaction : 2026-09-07 Unité de rédaction : Hoenergy – Division Internationale – Centre Technique Rédacteur : Alvin

§0 Résumé en 30 secondes (synthèse exécutive)

Q. Problème principal du client : comment un système de stockage d'énergie peut-il garantir l'alimentation ininterrompue des charges lors d'une coupure du réseau ? Quel temps de commutation peut être atteint ?

🔴 A. Conclusions clés

🔴 B. Mémo express des trois lignes rouges

La liste complète des lignes rouges R1-R10 figure à l'annexe A.

§1 Gamme de produits (Hoenergy D-Cube + En Jiu EQS)

1.1 Aperçu de la gamme de produits

1.2 Série Enjiu EQS (6 modèles, toutes classes de courant)

⚠️ Associé à un PCS de 125 kW (AC400V), le temps de commutation est ≤ 20 ms ; associé à un PCS de 215 kW (AC800V), le temps de commutation est ≤ 30 ms.

Paramètres techniques EQS : Fiche produit EQS

1.3 Dimensions et installation du produit EQS

1.3.1 Dimensions du produit

1.3.2 Méthode d'installation

✅ Méthode d'installation correcte : fixée perpendiculairement au sol sur le mur

❌ Méthode d'installation incorrecte : installée parallèlement au sol

§2 Sélection EQS (selon le nombre de PCS 125 kW × N)

2.1 Principe général de sélection : la double condition de fonctionnement est déterminante

Formule clé :

Puissance apparente EQS ≥ puissance de charge maximale du PCS + puissance consommée par la charge (doit être satisfaite dans toute condition de fonctionnement)

Pourquoi la double condition est déterminante :

1. Chemin du courant de charge : réseau → EQS → PCS → batterie (passe par l'EQS)
2. Chemin du courant de charge alimentée : réseau → EQS → charge (passe par l'EQS)
3. Les deux courants s'additionnent de manière algébrique au niveau de l'EQS (même sens)
4. Lorsque la période de charge (recharge du stockage pendant les heures creuses) coïncide avec une période de forte charge → le débit traversant l'EQS atteint son pic

Hypothèses de puissance de charge (condition de fonctionnement typique) :

2.2 Exigences relatives aux charges (Capacité hors réseau de l'onduleur Enjiu PCS)

Le mode VSG apporte de réelles améliorations dans les trois scénarios suivants :

1. Démarrage de moteurs — l'inertie virtuelle J simule le stockage d'énergie du rotor et peut absorber un courant de démarrage 6 à 8 fois supérieur sans provoquer d'effondrement de la fréquence (en mode VF, le courant d'appel provoque directement une chute de fréquence) ;
2. Courant d'enclenchement (inrush) des transformateurs — l'amortissement virtuel D supprime les oscillations transitoires ;
3. Répartition de puissance lors de la mise en parallèle de plusieurs unités — plus stable grâce à l'impédance virtuelle.

Charges non applicables ou nécessitant une évaluation particulière (mêmes restrictions qu'en mode VF) :

1. Équipements monophasés de forte puissance (> 30 % de la puissance totale) — nécessitent un transformateur d'isolement DyN11 ;
2. Démarrage direct de gros moteurs (> 10 kW) — nécessite un démarrage progressif (soft starter) ou un démarrage étoile-triangle ;
3. Charges non linéaires (variateurs de fréquence, redresseurs, THD > 8 %) — nécessitent un filtre actif APF ;
4. Charges à fort courant d'appel (machines à souder par points, fours à arc) — nécessitent une majoration de la capacité du PCS de 1,5 à 2 fois ;
5. Batterie de condensateurs de compensation trop importante (> 30 % de la capacité du PCS) — peut provoquer une auto-excitation (oscillations auto-entretenues) ;
6. Mise en parallèle avec un groupe électrogène diesel / une installation photovoltaïque — nécessite une vérification de la synchronisation et une coordination des commandes.

2.2 Tableau de sélection en condition unique (charge uniquement, batterie non chargée)

Hypothèses :

• cosφ = 0,8 (valeur courante typique pour les applications industrielles et commerciales avant compensation ; après compensation, généralement 0,90 à 0,98)
• En condition unique, le PCS se décharge uniquement, la batterie est suffisamment chargée
• Charge maximale en condition unique P_load = N × 100 kW (80 % de la capacité du PCS, avec une marge de 20 % sur la capacité du PCS, hypothèse d'ingénierie保守)
• Le calibre de pleine charge par utilisateur (125 kW/unité) est traité dans l'étude de cas de référence du §2.9 (condition extrême)

2.3 Tableau de sélection en double régime de fonctionnement (charge + consommation simultanées, le plus strict)

Hypothèses (charge à pleine puissance, alignement sur la puissance nominale du PCS) :

• Puissance de charge d'un seul PCS = 125 kW (pleine puissance, identique à la puissance de décharge du PCS)
• Puissance de charge totale = N × 125 kW
• Charge maximale en régime unique P_load = N × 100 kW (80 % de la capacité du PCS, cohérent avec l'approche d'ingénierie du §2.2)
• cosφ par défaut 0,8 (valeur typique pour l'industrie et le commerce)

Source de l'hypothèse de charge à pleine puissance : l'EMS d'un projet de stockage d'énergie ne limite généralement pas la puissance de charge (les prix de l'électricité sont bas pendant les périodes de charge, ce qui incite à charger davantage). L'hypothèse prudente est une charge à pleine puissance de 125 kW/Unité, ce qui contraste avec le方案 (A) de limitation de puissance du §6.5.

> Approche de charge utilisateur complète (P_load = N × 125 kW) voir §6.9 cas de référence (1250+1250=2500 kW → EQS-4000R, ligne rouge R7), plus stricte que ce tableau.

⚠️ Avertissement sérieux : dans l'hypothèse d'une charge à pleine puissance, au-delà de 4 PCS on approche déjà la limite supérieure de l'EQS-2000R, au-delà de 6 PCS il faut impérativement passer à une spécification supérieure EQS-2600R/4000R.

2.4 Comparaison de sélection entre condition unique et double condition (analyse clé)

Analyses clés :

• La double condition nécessite un EQS de niveau supérieur à celui de la condition unique, avec une mise à niveau de 1 à 2 niveaux ;
• N ≤ 3 unités : la différence entre condition unique et double condition est faible, les EQS-500/750 peuvent tous deux couvrir le besoin ;
• N = 4 à 6 unités : en double condition, montée d'1 niveau, l'EQS-2000R est la capacité maximale couverte dans les spécifications actuelles ;
• N ≥ 7 unités : la double condition nécessite les EQS-2600R/4000R.

2.5 Solution de compromis d'ingénierie (couverture double régime pour N ≥ 7 PCS)

Calcul détaillé de la solution A (limitation de la puissance de charge ≤ 50 kW/PCS) :

Solution B : charge en heures creuses (recommandée) :

• Heures creuses : tarif bas → période de charge
• Heures pleines : tarif élevé → décharge avec charge + pas de charge

Après la charge en heures creuses, la charge et la période de consommation sont naturellement décalées, le double régime devient une couverture en régime unique. C'est la solution la plus couramment utilisée pour le stockage d'énergie industriel et commercial.

Solution C : extension de la sélection EQS :

Dépasser la limite supérieure de spécification du projet, étendre à l'EQS-2600R (2600 A) ou l'EQS-4000R (4000 A).

• EQS-2600R capacité 400V : 1800 kVA
• EQS-4000R capacité 400V : 2770 kVA
• Adapté aux scénarios de charge à pleine puissance de 10 PCS

2.6 Sélection de la plateforme AC 800V haute tension

• Si le client adopte la plateforme 800V (associée au PCS ENJOY 215 kW), la capacité EQS en condition unique est doublée (même classe de courant), le temps de commutation passe de ≤20 ms à ≤30 ms.

Règle : 1-2 → EQS-500 | 3-4 → EQS-750 | 5-8 → EQS-1300 | 9-10 → EQS-2000

2.7 Arbre de décision pour la sélection

Exemples de résultats typiques de sélection :

2.8 Résumé des formules clés de sélection

Capacité apparente EQS (kVA) ≥ [Puissance de charge PCS (kW) + Puissance de la charge (kW)] / cosφ

S_EQS ≥ (N × P_charge + P_load) / cosφ

Où :
  S_EQS    Capacité apparente EQS (kVA)
  N        Nombre de PCS
  P_charge Puissance de charge d'un seul PCS (kW), = 0 en condition unique
  P_load   Puissance utilisée par la charge (kW)
  cosφ     Facteur de puissance (généralement 0,90–0,98 après compensation dans le secteur industriel et commercial)

Ligne rouge R6 (la double condition de fonctionnement détermine la sélection) :

Ligne rouge R7 :

10 PCS en charge à pleine puissance + 1250 kW de consommation simultanée → puissance totale 2500 kW → doit sélectionner EQS-4000R (2770 kVA), et cosφ ≥ 0,91.

3 Schéma topologique de la gamme de produits

3.1 Schéma de câblage électrique EQS

3.2 Armoire intégrée de stockage Série S (PCS + batterie intégrés)

• Le tableau de configuration détaillé est le suivant :

3.3 Armoire intégrée PCS série A + armoire batterie 261D

La série A est une armoire intégrée PCS extérieure lancée par HOENERGY, qui doit être utilisée conjointement avec l'armoire batterie D-Cube-261D (l'armoire A et l'armoire D sont physiquement séparées, reliées entre elles par un bus continu). Le PCS de la série A repose également sur le module Nengiu (恩玖) de 125 kW (même plateforme matérielle PCS que la série S), la compatibilité avec la commutation Nengiu EQS a été vérifiée.

Comparaison de sélection entre la série A et la série S :

Exemple d'intégration de la série A (configuration typique 2 MWh) :

• D-Cube-A500 (PCS 500 kW) × 2 + D-Cube-261D × 8 = PCS 1000 kW + 2,088 MWh
• Intégration à EQS-2000R (13 385 kVA) ou EQS-4000R (2 770 kVA)
• Pour des informations détaillées sur les solutions de la série A, veuillez contacter le personnel technique HOENERGY

Interface entre D-Cube et EQS :

D-Cube sortie AC (U/V/W/N2)  ──►  EQS bornes côté charge
D-Cube DI/DO (commutation VSG)    ──►  EQS bornes de commande DO4+/DO4-, DI3+/DI3-
D-Cube activation algorithme VSG  ──►  0x5066 / 0x02FF prédéfini

§4 Structure interne de l'EQS + principe de commutation ≤ 20 ms

4.1 Composants principaux du commutateur statique EQS

Le cœur de l'EQS est un commutateur statique à thyristors (SCR) antiparallèles bidirectionnels, chaque pôle (A/B/C ou plus N) étant constitué de deux SCR montés en antiparallèle formant une unité de conduction bidirectionnelle. C'est la raison fondamentale pour laquelle il peut atteindre un temps de transfert de ≤20 ms.

4.2 Question clé : l'EQS est-il entièrement statique ou un hybride statique + mécanique ?

Q. L'EQS est-il un commutateur entièrement statique (uniquement SCR) ou un hybride statique + mécanique ?

🔴 R. Hybride statique + mécanique (Hybrid Static Switch) — il s'agit du choix de conception essentiel qui permet à l'EQS d'atteindre un rendement à pleine charge de 99,97 % :

4.3 Séquence de commutation ≤ 20 ms

Passage réseau connecté → îlot (panne réseau) :

t=0 ms      Défaut réseau
t<5 ms      PCS détecte la tension de dérivation 0x0AAF : 0→2 (transitoire)
t=5-10 ms   Carte de contrôle EQS : panne réseau détectée → déclenchement de la préparation à l'amorçage du SCR
t=10-15 ms  Dérivation mécanique EQS ouverte (séparation des contacts)
            + SCR prend le relais de la conduction (commutation naturelle au passage à zéro du courant)
t=15-20 ms  Dérivation mécanique complètement ouverte, tout le courant de charge passe par le SCR
            + PCS bascule en mode îlot VSG (0x5066=1, 0x02FF=1)
t≤20 ms     Commutation terminée, la charge est alimentée en permanence par le PCS en VSG
            + 0x0219 Commande de contrôle STS : 1→0
            + 0x0F3A Retour DI3 de la carte A3 indiquant l'ouverture du commutateur externe

Passage îlot → réseau connecté (rétablissement du réseau) :

t=0 s       Rétablissement du réseau (0x0AAF : 1→2→0)
t=0 s       PCS entre en phase de régulation secondaire de fréquence auxiliaire
            - EMS lit 0x018C/0x018D pour calculer P_tot/Q_tot
            - Définit P_tot/n dans 0x500E (Pset), pas ≤ 10 %, intervalle ≥ 100 ms
t=90-180 s  Alignement fréquence/tension sur la référence réseau
t=instant de fermeture  Dérivation mécanique EQS fermée (au passage à zéro du courant)
            + 0x0219 Commande de contrôle STS : 0→1
            + 0x0F3A Retour DI3 indiquant la fermeture du commutateur externe
t=après fermeture  SCR se désamorce naturellement, le chemin en régime établi revient à la conduction par la dérivation mécanique
            + PCS bascule en mode réseau connecté VSG (0x5066=0)

4.4 Principe de la commutation à courant zéro

La clé pour atteindre un temps de commutation ≤20 ms avec l'EQS est la commutation naturelle (Natural Commutation) :

Q. Qu'est-ce que la commutation naturelle ? Pourquoi une commutation à courant zéro est-elle indispensable ?

🔴 R. Commutation naturelle = exploiter la propriété du courant alternatif qui passe par zéro toutes les 10 ms (50 Hz), afin d'effectuer la commutation du canal SCR à l'instant du passage par zéro du courant.

• Le SCR est un composant semi-commandé : une fois amorcé, il ne peut être désamorcé qu'au prochain passage par zéro du courant (il ne peut pas être désamorcé de manière forcée) ;
• Sur le réseau 50 Hz, le courant passe par zéro toutes les 10 ms, donc le temps d'attente maximal avant un passage par zéro est de 10 ms ;
• L'EQS commute au passage par zéro du courant → commutation à courant zéro, sans arc, sans choc, sans pic de tension ;
• C'est ce qui permet à l'EQS d'atteindre une durée de vie d'1 million de cycles (un interrupteur purement mécanique subit l'érosion des contacts par l'arc, tandis qu'un SCR purement statique présente des pertes importantes en conduction prolongée).

§5 Courbe de durée de vie EQS + données de fiabilité

5.1 Algorithme de durée de vie EQS (indicateur strict de sélection de projet)

Formule de sélection de durée de vie EQS :

Durée de vie de conception EQS ≥ durée de vie du projet × nombre de commutations annuelles × coefficient de sécurité

Où :
- Durée de vie du projet = 15 ans (norme industrielle et commerciale)
- Nombre de commutations annuelles = nombre d'anomalies du réseau/an × marge de sécurité (2 à 3 fois)
- Coefficient de sécurité = 1,5 (conservateur)

Exemple de calcul de durée de vie pour un projet typique :

5.2 Origine de la durée de vie d'un million de cycles (mesure réelle EQS / ENJOY)

La durée de vie d'un million de cycles de l'EQS provient des mesures réelles effectuées dans l'usine ENJOY. Données clés :

Interprétation clé : le million de cycles correspond à la durée de vie mécanique (sans usure des contacts) ; la durée de vie électrique (avec usure des contacts) est ≥ 100 000 cycles.
Le modèle standard EQS est étalonné en usine à 100 000 cycles, le modèle longue durée de vie à 1 million de cycles.

5.4 Recommandation de sélection (par type de projet)

§6 Les trois mécanismes du VSG et sa synergie avec l'EQS

6.1 Les trois mécanismes fondamentaux du VSG

6.2 Synchronisation de la commutation EQS et de la séquence des trois mécanismes VSG

                 Action mécanique EQS         Réponse algorithme VSG
                 ─────────────              ────────────
t=0 ms           Défaut réseau               PCS détecte 0x0AAF=2 (transitoire)
                                                ↓
t=0-5 ms         EQS déclenche pré-armement   PCS J (inertie virtuelle) démarre
                 du SCR                      Libère « l'énergie cinétique du rotor virtuel »
                                                Atténue la chute de fréquence RoCoF
                                                ↓
t=5-15 ms        Ouverture du bypass          PCS D (amortissement virtuel) démarre
                 mécanique EQS                Le SCR prend le relais de la conduction
                 Le SCR prend le relais       Rétroaction négative supprimant les oscillations transitoires
                 de la conduction              ↓
t=15-20 ms       Ouverture complète EQS       PCS Kf (réglage primaire de fréquence) démarre
                 Charge 100 % via SCR         Statisme P-f, restauration en régime établi
                                                ↓
t≤20 ms          Commutation terminée        PCS en fonctionnement stable
                                                0x5066=1, 0x02FF=1
                                                Instruction de consigne Pset 0x500E
                                                ↓
t>20 ms          Ouverture du bypass          VSG continue la formation de réseau
                 mécanique en régime établi   En attente de 0x0AAF=0 (rétablissement du réseau)
                 SCR désactivé

6.3 Soutien de formation de réseau en cas de défaut côté réseau à 1,5 fois la puissance nominale / 200 ms

Q. Pourquoi le VSG peut-il fournir 1,5 fois la puissance nominale pendant 200 ms ?

🔴 R. Deux raisons principales :

Valeur applicative :

• Dans les scénarios industriels et commerciaux courants en 0,4 kV, la fréquence des défauts instantanés du réseau (foudre, court-circuit d'équipement) est d'environ 5 à 10 fois par an ;
• La capacité de soutien à 1,5 fois du VSG permet au PCS d'injecter activement de la puissance réactive pendant le défaut, favorisant le rétablissement de la tension côté réseau ;
• Cela est impossible à réaliser avec un PCS en simple commande PQ — le mode PQ se contente de suivre les consignes et ne soutient pas activement le réseau.

7 Analyse détaillée d'un exemple de référence : sélection de 10 PCS en double mode de fonctionnement

Q. Question du client : J'ai besoin de 10 PCS de 125 kW (10 × 125 = 1250 kW de puissance totale des PCS), la charge est également de 1250 kW (pleine charge), la charge et la recharge se produisent simultanément. Quel EQS choisir ?

7.1 Charge + cumul de puissance de charge

Connu :

• Nombre de PCS N = 10
• Puissance totale des PCS = 10 × 125 = 1250 kW
• Puissance totale de charge = 1250 kW (pleine charge, sans marge)
• Charge et consommation simultanées (scénario sans tarif heures creuses/heures pleines, ou exigence client de commutation à 0)
• Puissance totale de charge = 10 × 125 = 1250 kW

Calcul (ligne rouge R6) :

7.2 Comparaison des modèles EQS candidats (pour 10 PCS en double régime à pleine puissance)

Conclusion clé (ligne rouge R7) : 10 PCS en charge à pleine puissance + 1250 kW en pleine charge simultanés → l'EQS-4000R (2770 kVA) est l'unique modèle utilisable, mais sous contrainte stricte d'ingénierie :

• cosφ < 0,91 → surcharge de l'EQS-4000R (déclenchement de la ligne rouge, réduction de puissance ou extension de capacité obligatoire)
• cosφ ≥ 0,91 → EQS-4000R en sécurité (après compensation SVG/capacitif C&I, généralement atteignable entre 0,92 et 0,98)
• cosφ ≥ 0,95 → marge de 5 % pour l'EQS-4000R (régime de fonctionnement optimal)

7.3 Quatre voies de compromis d'ingénierie (classées par priorité)

Solutions recommandées :

§8 Câblage de l'EQS et définition des signaux

7.1 Bornes de puissance

7.2 Bornes de commande (noyau : DIO numérique)

7.3 Entrée d'alimentation de commande

⚠️ Ligne rouge R9 : l'alimentation de commande 220 V CA de l'EQS doit être alimentée de manière indépendante, sans être prélevée sur le bus CC du PCS (afin d'éviter toute coupure de courant lors d'une commutation).

7.4 Schéma du flux de signaux EQS-D-Cube

7.5 Interfaces pré-intégrées en usine (D-Cube EQS)

§8 Quatre modes de fonctionnement

8.1 Vue d'ensemble des modes

§9 FAQ et questions à clarifier

9.1 FAQ (Classé par fréquence de demande)

Q1. Le temps de commutation ≤20 ms est-il réel ?

🔴 R. L'EQS « combiné à un PCS de 125 kW (IP20) ≤20 ms », à condition que le PCS soit en mode VSG et que le câblage DO4/DI3 soit correct.

Q2. Après le passage en mode îlot, combien de temps le PCS peut-il fonctionner en continu ?

🔴 R. Cela dépend de la capacité de stockage. Le D-Cube-S125 (125 kWh) peut fournir 125 kW à pleine charge pendant 1 heure ; le D-Cube-S261 (261 kWh) peut fonctionner à pleine charge pendant 2 heures ; la série A peut atteindre jusqu'à 8 heures. Lorsque le SOC est inférieur à 20 %, il est recommandé de basculer vers un groupe électrogène diesel ou de procéder à un délestage.

Q3. Pourquoi la limite de mise en parallèle en VSG est de 10 unités et non de 12 ?

🔴 R. L'algorithme VSG prend en charge nativement 12 unités, mais la limite est actuellement fixée à 10, pour trois raisons :

1. Stabilité de l'équilibrage du SOC : 10 unités constituent la limite supérieure issue de l'expérience terrain ;
2. Densité de courant de l'EQS par unité : 10 unités × 125 kW = 1,25 MW, densité de courant de l'EQS-2000R (2000 A) maîtrisée ;
3. Extension future : la phase 2 du projet pourra être portée à 12 unités (limite théorique du VSG), sans remplacement de l'EQS.

Q4. Comment garantir la cohérence du SOC lors de la mise en parallèle de plusieurs PCS ?

🔴 R. L'EMS émet des consignes de réglage secondaire via les registres 0x500E/0x500F, et répartit la puissance proportionnellement au SOC. Contrainte stricte : l'écart maximal de puissance entre PCS ≤ (charge totale / nombre de PCS) × 20 %.

Q5. L'EQS-2000R est de type 3P sans N1, peut-il être utilisé dans des systèmes TN-C/TN-S ?

🔴 R. Une confirmation spécifique est requise. Le modèle 3P ne dispose pas de borne N1. Pour les systèmes TN-C/TN-S dont les charges nécessitent le conducteur de neutre, il faut impérativement choisir un modèle 4P (EQS-500/750/1300) ou prévoir un traitement externe du point neutre.

Annexe A Lignes rouges clés

A.1 Lignes rouges de conception (leur non-respect entraîne l'invalidation de la solution)

Convention de numérotation des lignes rouges : R1-R5 = Contraintes d'ingénierie générales (§0.2 aide-mémoire) ; R6-R10 = Contraintes strictes de sélection du §6 de ce projet (alimentent directement les tableaux §6.x) ; R11-R12 = Limites des paramètres VSG (à vérifier lors de la mise en service).