Kokie greito atkūrimo diodų naudojimo aukšto{0}}dažnio keitikliuose pranašumai?

一, Techninis principas: žemo lygio logika, skirta atvirkštiniam atkūrimo laikui ir aukšto{0}}dažnio pritaikymui
Pagrindinis greito atkūrimo diodų pranašumas yra jų unikali fizinė struktūra ir proceso dizainas. Skirtingai nuo tradicinių PN jungties diodų, FRD naudoja PIN jungties struktūrą, kuri sukuria ploną pagrindo sritį (I sluoksnį) tarp P- ir N- tipo silicio medžiagų, o tai žymiai sumažina atvirkštinio atkūrimo krūvį (Qrr). Jo atvirkštinio atkūrimo laikas (TRR) paprastai yra nuo dešimčių nanosekundžių iki šimtų nanosekundžių, o ypač greitas atkūrimo tipas gali būti net sutrumpintas iki mažiau nei 10 nanosekundžių. Ši funkcija leidžia greitai perjungti laidumo ir išjungimo būsenas aukšto -dažnio perjungimo grandinėse, išvengiant įtampos šuolių ir elektromagnetinių trukdžių (EMI), kuriuos sukelia tradiciniai diodai dėl ilgo atvirkštinio atkūrimo laiko.

Pavyzdžiui, aukšto -dažnio keitiklio „Boost“ padidinimo grandinėje FRD veikia kaip laisvos eigos diodas, galintis greitai nutraukti atvirkštinę srovę, kai išjungiamas IGBT arba MOSFET, neleidžiant energijai patekti į perjungimo vamzdelį, taip sumažinant perjungimo nuostolius ir pagerinant sistemos efektyvumą. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad „Boost“ grandinė, naudojanti FRD, pagerina efektyvumą 3–5%, palyginti su įprastais diodais. 100 kW vėjo inverterio metinis energijos sutaupymas gali siekti dešimtis tūkstančių kWh.

2, našumo pranašumas: dviguba efektyvumo ir patikimumo garantija aukšto -dažnio keitikliams
1. Maži perjungimo nuostoliai, siekiant pagerinti konversijos efektyvumą
Aukšto dažnio keitikliai DC konvertuoja į kintamąją srovę naudojant PWM (impulso pločio moduliavimo) technologiją, o perjungimo dažnis paprastai viršija 20 kHz. Pagal šį scenarijų atvirkštinis diodo atsigavimo nuostolis tampa pagrindiniu veiksniu, ribojančiu efektyvumą. Žema FRD TRR charakteristika gali žymiai sumažinti energijos nuostolius perjungimo proceso metu. Kaip pavyzdį paėmus 500 kW galios fotovoltinį keitiklį, pakeitus įprastus diodus FRD, sistemos efektyvumas padidėjo nuo 96,5% iki 98,2%. Pagal metinį 1 mln. kWh energijos gamybos scenarijų metinius energijos nuostolius galima sumažinti apie 17 000 kWh.

2. Aukštos įtampos atsparumas ir mažas slėgio kritimas pirmyn, optimizuojant šilumos valdymą
FRD atvirkštinio atsparumo įtampa (VRRM) gali siekti kelis tūkstančius voltų ir tinka aukštos{0} įtampos nuolatinės srovės magistralės scenarijams (pvz., 1500 V fotovoltinėms sistemoms). Tuo tarpu jo tiesioginis įtampos kritimas (VF) paprastai yra nuo 0,4 V iki 0,6 V, o tai yra 30–50% mažesnis nei įprastų diodų. Maža VF charakteristika sumažina laidumo nuostolius, sumažina šilumos gamybą ir supaprastina šilumos išsklaidymo dizainą. Pavyzdžiui, jūros vėjo energijos gamybos sistemose pritaikius FRD 40% sumažėja inverterių aušinimo modulių tūris, 15% sumažėja sistemos svoris ir žymiai pagerėja įrangos prisitaikymas prie aplinkos.

3. Anti-elektromagnetiniai trukdžiai, užtikrinantys sistemos stabilumą
Greiti srovės pokyčiai, kuriuos sukuria aukšto{0}}dažnio jungikliai, gali lengvai sukelti EMI problemų ir turėti įtakos keitiklio valdymo signalų tikslumui. Greito FRD atkūrimo charakteristika gali slopinti staigius atvirkštinės atkūrimo srovės pokyčius, sumažinti įtampos šuolius ir taip sumažinti EMI triukšmą. Eksperimentai parodė, kad esant 100 kHz perjungimo dažniui, FRD gali sumažinti EMI intensyvumą keitiklio išėjime daugiau nei 10 dB, tenkindamas IEC 61000-4-6 standarto reikalavimus ir išvengdamas trikdžių sukelto sistemos veikimo sutrikimo.

3, taikymo scenarijus: visa aprėptis nuo naujos energijos gamybos iki pramoninės pavaros
1. Vėjo energijos gamybos sistema
FRD plačiai naudojamas rotoriaus šoninėse laužtuvų apsaugos grandinėse dvigubo maitinimo vėjo turbinose. Kai tinklo įtampa krenta, Crowbar grandinė greitai išleidžia rotoriaus energiją į aplinkkelio rezistorių per FRD, kad būtų išvengta keitiklio sugadinimo dėl per didelės srovės. Pavyzdžiui, 10 MW jūriniame bloke naudojamas IGBT tipo laužtuvas kartu su FRD, kuris gali užbaigti energijos išleidimą per 10 ms, kai įtampa nukrenta iki 20%, užtikrinant, kad sistema vėl pradės veikti prie tinklo per 0,2 sekundės.

2. Fotovoltinis keitiklis
Styginiuose fotovoltiniuose keitikliuose FRD yra išvesties lygintuvo elementas, paverčiantis aukšto{0}}dažnio kintamosios srovės energiją į sklandžią nuolatinės srovės galią. Jo greito atkūrimo funkcija gali pagerinti keitiklio maksimalaus galios taško sekimo (MPPT) tikslumą, ypač vietinio užsikimšimo scenarijuose, o tai gali sumažinti energijos gamybos nuostolius. Pavyzdžiui, tam tikrame eksperimentiniame projekte naudojama intelektuali rekonstrukcijos technologija kartu su FRD, siekiant padidinti energijos gamybą 12,4%, o bendras sistemos efektyvumas - 8% esant kliūtims.

3. Pramoninė variklio pavara
Dažnio keitikliuose FRD naudojamas ištaisymui ir inversijai, kad būtų galima tiksliai valdyti variklio greitį. Jo žemos tiesioginės įtampos kritimo charakteristika gali sumažinti energijos nuostolius paleidžiant variklį-ir pailginti įrangos eksploatavimo laiką. Pavyzdžiui, plieno gamyklos pavaros sistemoje FRD dažnio keitiklio naudojimas sumažina variklio paleidimo srovę 20% ir 30% sumažina metines priežiūros išlaidas.

4, Pagrindiniai pasirinkimo taškai: parametrų atitikimas ir patikimumo patikrinimas
1. Pagrindinių parametrų pasirinkimas
Atvirkštinis atkūrimo laikas (trr): jis turėtų būti mažesnis nei 1/10 perjungimo ciklo. Pavyzdžiui, kai perjungimo dažnis yra 100 kHz, trr turėtų būti mažesnis arba lygus 100 ns.
Priekinė srovė (IF): Priklausomai nuo apkrovos srovės, reikia palikti 1,5-2 kartų atsargą. Pavyzdžiui, 100A apkrovai reikalingas FRD, kurio vardinė srovė yra 150A-200A.
Atvirkštinio atsparumo įtampa (VRRM): ji turi būti 1,2 karto didesnė už nuolatinės srovės magistralės įtampą. Pavyzdžiui, 1500 V sistemoje reikia naudoti FRD, kurios įtampos varža yra 1800 V ar didesnė.
2. Šiluminės konstrukcijos ir patikimumo bandymai
Šiluminė varža (R θ JA): rinkitės mažos šiluminės varžos paketą (pvz., vario pagrindo paketą), kurio šiluminė varža yra mažesnė arba lygi 0,5 K/W, kad užtikrintumėte 175 laipsnių arba mažesnę arba lygią sandūros temperatūrą.
Eksploatacijos trukmės testas: būtina išlaikyti terminį pabėgimo testą pagal IEC 62979 standartą, o tai reiškia, kad paviršiaus temperatūra pakyla mažiau nei 15 laipsnių arba lygi, kai vardinė srovė veikia 1 valandą 75 laipsnių aplinkoje.
3. Pakavimas ir kaštų optimizavimas
Kompaktiška pakuotė: pvz., TO-220FP, DO-201AD ir kt., tinka didelio tankio integravimo scenarijams.
Išlaidų naudos analizė: 10 MW vėjo turbinose, nors naudojant FRD vieneto savikaina padidėja 5 %, ilgalaikė nauda, ​​kurią suteikia sistemos efektyvumo gerinimas, gali padengti pradines investicijas.