Kokie yra diodų pritaikymai intelektualiose grandinės pertraukiklių sistemose?

一, Techninis principas: pagrindinės diodų charakteristikos palaiko protingą valdymą
1. Vienakryptis laidumas sukuria saugią ribą
Diodų laidumo į priekį ir atvirkštinio išjungimo charakteristikos daro juos natūraliu barjeru izoliuojant gedimų sroves intelektualiose grandinės pertraukiklių sistemose. Pavyzdžiui, nuolatinės srovės paskirstymo sistemoje, kai apkrovos pusėje įvyksta trumpasis jungimas, diodas, prijungtas lygiagrečiai su grandinės pertraukiklio išėjimu, gali greitai apsisukti ir išsijungti, neleisdamas gedimo srovei tekėti atgal į maitinimo šaltinio pusę ir išvengti aukštesnio-lygio įrangos pažeidimo. Tam tikras 10 kV išmanusis grandinės pertraukiklis sėkmingai sutrumpino trumpojo-jungimo gedimo izoliavimo laiką iki mažiau nei 50 μs, lygiagrečiai sujungdamas 10 1N4007 diodus tiekimo gale, o tai yra 80 % didesnis nei tradicinių mechaninių grandinės pertraukiklių.

2. Greito atkūrimo funkcija optimizuoja jungiklio efektyvumą
Silicio karbido (SiC) diodai yra idealus pasirinkimas aukšto{0}}dažnio perjungimo scenarijuose dėl ns lygio atvirkštinio atkūrimo laiko. Išmaniųjų grandinės pertraukiklių kietojo -kūno jungiklio modulyje SiC diodai ir IGBT/MOSFET sudaro hibridinį maitinimo įrenginį, kuris gali pasiekti μs trūkimo greitį. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad naudojant C3D06060A SiC diodą 50 kW galios keitiklyje, perjungimo nuostoliai sumažėja 62 %, palyginti su silicio -pagrįstais įrenginiais, o sistemos efektyvumas padidėja iki 97,2 %.

3. Tiksli apsauga, pasiekiama dėl netiesinių voltų amperų charakteristikų
Pereinamieji įtampos slopinimo diodai (TVS) per ns laiką gali sumažinti viršįtampą iki saugaus lygio dėl lavinos gedimo efekto. Išmaniojo grandinės pertraukiklio apsaugos nuo viršįtampių modulyje TVS diodas veikia kartu su dujų išlydžio vamzdžiu, kad sudarytų trijų-pakopų apsaugos sistemą: pirmosios pakopos TVS sugeria 90 % pereinamosios energijos, antrosios pakopos dujų išlydžio vamzdis išleidžia likusią energiją, o trečios pakopos varistorius užtikrina nuolatinę apsaugą. Pritaikius šį sprendimą duomenų centre, įrangos gedimų dažnis dėl žaibo smūgių sumažėjo 92%.

2, Tipiški taikymo scenarijai: nuo pagrindinės apsaugos iki protingo sprendimų priėmimo
1. Apsauga nuo viršsrovių ir gedimo vieta
Esant dabartiniam intelektualaus grandinės pertraukiklio atrankos etapui, lygintuvo tiltelis, sudarytas iš diodų, konvertuoja kintamosios srovės signalą į nuolatinę srovę, kad mikroprocesorius galėtų analizuoti FFT. Pavyzdžiui, tam tikro tipo išmanusis grandinės pertraukiklis naudoja GBJ801 tilto krūvą, kad pasiektų trijų-fazių srovės ištaisymą. Kartu su banglečių algoritmu, jis gali tiksliai nustatyti mažas 0,1 colio (vardinės srovės) perkrovas, kurios yra 10 kartų jautresnės nei tradiciniai šiluminio išjungimo išjungikliai. Tuo tarpu, analizuodama diodo laidumo laiką, sistema gali nustatyti gedimo fazę ir sutrumpinti gedimo vietos laiką nuo minučių iki milisekundžių.

2. Elektromagnetinio suderinamumo (EMS) optimizavimas
Išmaniųjų grandinės pertraukiklių valdymo grandinė yra jautri elektromagnetiniams trukdžiams (EMI), kuriuos sukelia perjungimo veiksmai. RC sugerties grandinė, sudaryta iš diodų ir kondensatorių, gali veiksmingai slopinti įtampos šuolius. Pavyzdžiui, kai IGBT išjungtas, lygiagretus Rsnap off (10 Ω) ir Cj (100 nF) gali sumažinti di/dt nuo 500A/μs iki 50A/μs, sumažinant EMI spinduliuotės intensyvumą 20dB. Pritaikius šią schemą tam tikram fotovoltiniam keitikliui, IEC 61000-4-5 standartinio bandymo praėjimo rodiklis padidėjo nuo 65% iki 98%.

3. Dvikryptis galios srauto valdymas
Išmaniajame įkrovimo krūvoje su V2G funkcija diodų matrica realizuoja dvikryptį energijos srauto valdymą tarp elektros tinklo ir akumuliatoriaus. Įkrovimo režimu fotovoltinis / tinklelio šoninis diodas įkrauna akumuliatorių; Iškrovos režimu akumuliatoriaus šoninis diodas veda ir tiekia energiją į tinklą. 10 kW įkrovimo krūvos, kurioje naudojami SiC diodai, įtampos svyravimai yra mažesni nei 1 % įkrovimo iškrovos perjungimo metu, o tai yra tris kartus stabilesni nei silicio{5}}pagrįsti įrenginiai.

4. Būsenos stebėjimas ir savidiagnostika
Išmanieji grandinės pertraukikliai užtikrina įrangos sveikatos valdymą stebėdami diodų jungties temperatūrą. Pavyzdžiui, į maitinimo modulius įdėjus temperatūrai jautrius diodus (TSD), atsiranda tiesinis ryšys tarp tiesioginės įtampos kritimo ir sankryžos temperatūros (Δ Vf/Δ T ≈ -2 mV/ laipsnis ). Tam tikras 500 kV išmanusis grandinės pertraukiklis pratęsė planuojamą priežiūros ciklą nuo 3 metų iki 5 metų, realiuoju laiku rinkdamas TSD duomenis ir sujungdamas juos su LSTM neuroniniu tinklu, kad būtų galima numatyti įrenginio eksploatavimo laiką, sumažinant eksploatavimo ir priežiūros išlaidas 40%.

3, Inovatyvios plėtros kryptis: naujų medžiagų ir intelekto integravimas
1. Plataus dažnio juostos puslaidininkinių įtaisų populiarinimas
SiC diodai prasiskverbia iš aukštos įtampos laukų į vidutinės ir žemos įtampos scenarijus. Pritaikius SiC Schottky diodus 48V nuolatinės srovės paskirstymo sistemoje, laidumo nuostoliai sumažėjo nuo 3,5 W iki 0,8 W, o sistemos efektyvumas padidėjo 1,2 procentinio punkto. Tikimasi, kad iki 2026 metų SiC diodų rinkos dalis išmaniuosiuose automatiniuose jungikliuose viršys 30 proc.

2. Išmaniojo diodo modulio integravimas
Integruokite diodus su jutikliais ir tvarkyklės grandinėmis, kad sudarytumėte išmanųjį maitinimo modulį (IPM). Pavyzdžiui, „CoolSiC“, paleistas Infineon™ MOSFET modulio, su įmontuotais-temperatūros ir srovės jutikliais, gali tiesiogiai susisiekti su mikroprocesoriumi per SPI sąsają, kad būtų galima stebėti būseną realiuoju laiku ir pritaikyti apsaugos parametrus.

3. Skaitmeninės dvynių technologijos taikymas
Sukūrus skaitmeninį dvigubą diodų parametrų modelį, galima numatyti įrenginio veikimą ekstremaliomis veikimo sąlygomis. Tam tikros tyrimų institucijos sukurtas diodinės termoelektrinės jungties modelis kartu su mašininio mokymosi algoritmais gali įspėti apie riziką, kad sandūros temperatūra viršija 72 valandas, o tikslumas siekia 95%.