Kaip diodai padeda valdyti srovę paskirstytose energijos sistemose?

1, fotovoltinė sistema: dviguba apsauga nuo karštų taškų ir energijos atkūrimo
Kaip pagrindinis paskirstytos energijos vienetas, fotovoltiniai moduliai susiduria su dviem pagrindiniais srovės valdymo iššūkiais: karštojo taško efektu ir naktine atvirkštine srove. Kai komponentas yra iš dalies užblokuotas arba pablogėja baterijos elementų veikimas, netrukdomų akumuliatoriaus elementų generuojama srovė tekės per užblokuotą vietą, todėl vietinė temperatūra pakils virš 150 laipsnių, susidarys karštos vietos ir komponentas perdegs ar net kils gaisras. Remiantis statistika, fotovoltinės sistemos be apėjimo diodų turi 47% didesnį gedimų dažnį per 5 metus, palyginti su standartinės konfigūracijos sistemomis, o energijos gamybos nuostoliai, atsirandantys dėl karštųjų taškų efektų, gali siekti daugiau nei 5% visos pagaminamos elektros energijos.

„Gaisrininko“ vaidmuo aplinkkelio dioduose:
Apėjimo diodas dėl vienkrypčio laidumo automatiškai veda, kai atsiranda karštas taškas, suteikdamas mažos varžos apėjimo kanalą sugedusiam akumuliatoriaus elementui, leisdamas srovei apeiti aukštos{0}}temperatūros sritį. Pavyzdžiui, 72 baterijų pakuotėje, jei vienos baterijos išėjimo srovė staiga sumažėja iki 1A dėl kliūčių, o kitos baterijos vis tiek gali generuoti 8A srovę, neįrengus aplinkkelio diodo, visos pakuotės išėjimo srovė yra apribota iki 1A, todėl išeikvojama daug energijos; Sumontavus aplinkkelio diodą, sugedusį bloką atitinkantis diodas praleidžia per 0,1 sekundės, sumažindamas vidinę varžą nuo megaomų iki miliohmų, taip padidindamas komponento energijos gamybos efektyvumą 30% -40%. Paskirstytos fotovoltinės elektrinės Vokietijoje atvejo tyrimas rodo, kad įrengus segmentuotus aplinkkelio diodus, elektros energijos gamybos nuostoliai dėl medžių dangos sumažėjo nuo vidutiniškai 8% per metus iki 2,5%.

Blokavimo diodų „vartininko“ funkcija:
Kai fotovoltiniai moduliai nustoja gaminti elektrą naktį arba esant ekstremalioms oro sąlygoms, jei blokuojantys diodai neįdiegti, kitų elektros energijos generuojančių modulių sukurta srovė tekės atgal per negeneruojančius modulius, sudarydama atvirkštinę srovę, dėl to prarandama energija (3 % -5 % per parą pagaminamos energijos) ir spartėja elementų senėjimas. Blokuojantis diodas sudaro megaomų varžą, kai yra atvirkštinis poslinkis, visiškai blokuodamas atvirkštinę srovę ir užtikrindamas, kad srovė gali tekėti tik į priekį. Pritaikius didelio našumo blokavimo diodus paskirstytame fotovoltiniame projekte, numatomas komponentų tarnavimo laikas buvo padidintas nuo 20 metų iki 25 metų, o bendros gyvavimo ciklo energijos gamybos pajamos padidėjo 18%.

Medžiagų naujovės pagerina apsaugos efektyvumą:
Tradiciniai silicio{0}diodai turi atvirkštinę iki 1000 V įtampą ir yra tinkami didelėms fotovoltinėms elektrinėms; Šotkio diodai yra labai mėgstami paskirstytoje fotovoltinėje elektrinėje dėl jų itin mažo 0,3 V įtampos kritimo. Pavyzdžiui, naudojant 10 kW galios sistemą, naudojant Schottky diodus, energijos nuostolius galima sumažinti maždaug 30 kWh per metus. Be to, grafeno dioduose naudojamos nulinės juostos tarpo charakteristikos, kad būtų pasiektas nanosekundžių lygio atsako greitis, kuris yra trimis dydžiais didesnis nei įprasti diodai mikrosekundžių lygio atsako greičiu dinamiškose šešėlių scenose (pvz., Greitas debesų sluoksnių judėjimas), taip dar labiau sumažinant energijos gamybos nuostolius.

2, vėjo energijos sistema: sinerginis harmonikos slopinimo ir keitiklio apsaugos tobulinimas
Kaip svarbus paskirstytos energijos papildymas, vėjo energijos sistemos turi spręsti du pagrindinius dabartinio valdymo iššūkius: harmoninę taršą ir inverterių apsaugą. Vėjo turbinų kintamojoje galioje yra daug harmonikų. Jei tiesiogiai prijungsite prie elektros tinklo, tai sukels problemų, tokių kaip įtampos svyravimai ir galios koeficiento sumažėjimas; Tuo pačiu metu keitiklio perjungimo elementai (pvz., IGBT), kaip vėjo energijos sistemos šerdies energijos konvertavimo blokas, generuos atvirkštinę atkūrimo srovę, kai jis išjungtas. Laiku nenuslopinus, tai gali sugadinti įrenginius ir sukelti sistemos gedimus.

Harmonikos slopinimo diodų „filtro“ funkcija:
Vėjo energijos keitiklių ištaisymo procese lygintuvo tiltelis, sudarytas iš diodų, kintamosios srovės energiją paverčia nuolatine srove, suteikdamas stabilų įvestį tolesniems keitikliams. Optimizavus diodo parametrus, tokius kaip tiesioginės įtampos kritimas ir atvirkštinio atkūrimo laikas, galima sumažinti harmonikų kiekį ištaisymo metu. Pavyzdžiui, naudojant lygintuvą su itin greito atkūrimo diodais (atvirkštinis atkūrimo laikas<50ns) can reduce harmonic distortion by 15% and improve power quality compared to traditional diodes (reverse recovery time>200 ns).

„Greito atsako“ pranašumas keitiklio apsaugai:
Kai keitiklio perjungimo elementai yra išjungti, diodas veikia kaip laisvos eigos elementas, suteikiantis laisvos eigos kelią induktoriaus srovei, kad būtų išvengta srovės atgalinio tekėjimo ir perjungimo elementų pažeidimo. Kaip pavyzdį paėmus silicio karbido (SiC) diodus, jų atvirkštinio atkūrimo laikas gali būti sutrumpintas iki 15n, o tai yra 3-10 kartų greičiau nei silicio diodų (50-200n), o tai žymiai sumažina perjungimo nuostolius ir pagerina sistemos efektyvumą. Pritaikius SiC diodus tam tikrame vėjo energijos keitiklyje, sistemos efektyvumas padidėjo nuo 96% iki 98%, o šilumos kriauklės tūris sumažėjo 40%, o tai padėjo sumažinti bendrą mašinos svorį.

3, energijos kaupimo sistema: technologinis proveržis įkrovos iškrovos balanso ir atvirkštinės apsaugos srityje
Kaip paskirstytos energijos „energijos buferis“, dabartinis energijos kaupimo sistemų valdymas turi subalansuoti įkrovimą ir iškrovimą su atvirkštine apsauga. Akumuliatoriaus įkrovimo ir iškrovimo proceso metu, jei kiekvienos baterijos elemento būsenos yra nenuoseklios (pvz., skiriasi talpa ir vidinė varža), tai gali sukelti kai kurių elementų perkrovimą arba iškrovimą, paspartinti senėjimą ir sukelti pavojų saugai; Tuo pačiu metu, jei energijos kaupimo sistemos prijungimo arba išjungimo metu atvirkštinė srovė nėra veiksmingai blokuojama, tai gali sugadinti įrangą ir paveikti elektros tinklo stabilumą.

Protinga subalansuoto diodo reguliavimo funkcija:
Akumuliatoriaus valdymo sistemoje balansavimo diodas stebi kiekvieno akumuliatoriaus elemento įtampą ir įkrovimo metu automatiškai veda aukštos{0}}įtampos akumuliatoriaus elemento apėjimo kanalą, kad būtų išvengta perkrovimo; Iškrovimo metu praveskite papildomą kanalą žemos-tampos elementams, kad išvengtumėte per didelio iškrovimo. Pavyzdžiui, pritaikius adaptyvius balansavimo diodus tam tikroje ličio baterijos energijos kaupimo sistemoje, elementų talpos pastovumas padidėjo 20%, o ciklo trukmė pailgėjo 30%.

Atvirkštinės apsaugos diodo "vienkrypčio izoliavimo" funkcija:
Kai energijos kaupimo sistema yra prijungta prie tinklo, atvirkštinės apsaugos diodas gali neleisti gedimo srovei tinklo pusėje tekėti atgal į energijos kaupimo sistemą; Kai veikia iš tinklo, jis gali blokuoti atvirkštinės srovės poveikį akumuliatoriaus blokui apkrovos pusėje. Tam tikrame mikrotinklo projekte pritaikius atvirkštinės apsaugos diodus, sistemos įtampos svyravimai perjungiant/išjungiant tinklą sumažėjo 50%, o gedimų dažnis – 60%.

4, Microgrid: nematomas ryšys tarp kelių-šaltinių bendradarbiavimo ir tinklo sinchronizavimo
Kaip pažangi paskirstytos energijos taikymo forma, mikrotinklams reikalingas dabartinis valdymas, kad būtų galima bendradarbiauti iš kelių šaltinių ir sinchronizuoti tinklą. Mikrotinkluose yra didelių skirtingų energijos šaltinių, tokių kaip fotovoltinė, vėjo energija ir energijos kaupimas, išėjimo charakteristikos. Jei jis nėra veiksmingai koordinuojamas, gali kilti problemų, tokių kaip esami konfliktai ir galios svyravimai; Tuo pačiu metu mikrotinklų sinchronizavimas su pagrindiniu tinklu turi atitikti griežtas sąlygas, tokias kaip įtampa, dažnis ir fazė, kitaip gali atsirasti tinklo gedimų.

Sinchroninių lygintuvų diodų „efektyvumo gerinimo“ indėlis:
Mikrotinklų DC{0}}DC keitikliuose sinchroninio ištaisymo technologija gali žymiai sumažinti laidumo nuostolius pakeičiant tradicinius diodus MOSFET. Pavyzdžiui, pritaikius sinchroninio rektifikavimo keitiklį, mikrotinklo efektyvumas padidėjo nuo 85% iki 95%, o šilumos šalintuvų tūris sumažėjo 30% ir pagerėjo sistemos galios tankis.

Fazių valdymo diodų „sinchroninio koordinavimo“ funkcija:
Prie tinklo prijungtame mikrotinklo keitiklyje fazių valdymo diodas dinamiškai reguliuoja keitiklio išėjimo srovės fazę, stebėdamas tinklo įtampos fazę, pasiekdamas sinchronizaciją su pagrindiniu tinklu. Pritaikius fazinius diodus tam tikrame mikrotinklo projekte, tinklo prisijungimo sėkmės rodiklis padidėjo nuo 90% iki 98%, o prisijungimo prie tinklo laikas sutrumpėjo nuo 0,5 sekundės iki 0,1 sekundės, o tai žymiai pagerino sistemos stabilumą.