Koks yra diodų uždelsimo efektas automatiniam skirstomųjų tinklų perjungimui?

一, fizinis diodų vėlinimo charakteristikų pagrindas
Diodo vėlinimo charakteristikos kyla iš jo vidinių krūvininkų dinaminių procesų. Kai diodas persijungia iš laidžiosios būsenos į atjungimo būseną, PN sandūroje susikaupę ne-pusiausvyros nešikliai (pvz., elektronai P srityje ir skylės N srityje) neišnyksta akimirksniu, o palaipsniui mažėja dviem būdais: dreifo judėjimu veikiant atvirkštiniam elektriniam laukui ir rekombinacijai su dauguma nešėjų. Dėl šio proceso atvirkštinė srovė išlaiko didelę reikšmę pradiniame etape, o po to palaipsniui mažėja iki pastovios -būsenos vertės, sudarydama atvirkštinį atkūrimo laiką (Trr). Atvirkštinio atkūrimo laiko trukmė tiesiogiai veikia diodo perjungimo greitį, o tai savo ruožtu lemia jo vėlavimo charakteristikas automatinio perjungimo metu.

Eksperimentiniai duomenys rodo, kad atvirkštinis diodų atkūrimo laikas yra glaudžiai susijęs su sandūros talpa ir saugomu krūviu. Kuo didesnis PN sankryžos plotas, tuo daugiau saugomų įkrovimų ir ilgesnis uždelsimo laikas; Kuo didesnė tiesioginė srovė, tuo didesnis saugomo įkrovimo kiekis ir ilgesnis išjungimo laikas; Kuo didesnė atvirkštinė srovė, tuo greičiau dingsta įkrovimas ir trumpesnis išsijungimo laikas. Pavyzdžiui, paskirstymo tinklo automatinio jungiklio lygintuvo grandinėje, jei naudojami įprasti lygintuvų diodai, atvirkštinio atkūrimo laikas gali siekti šimtus nanosekundžių iki mikrosekundžių, o Schottky diodai gali sutrumpinti atvirkštinio atkūrimo laiką iki nanosekundžių per daugumos nešiklio laidumo mechanizmą, žymiai pagerindami jungiklio atsako greitį.

2, Diodų delsos valdymo grandinės įgyvendinimas automatiniame perjungime
Automatinio skirstomųjų tinklų perjungimo atveju diodų uždelsimo valdymas daugiausia pasiekiamas dviem grandinės formomis: viena yra uždelsimo grandinė, pagrįsta RC įkrovimu ir iškrovimu, o kita - trumpalaikio slopinimo grandinė, pagrįsta atvirkštinėmis diodų atkūrimo charakteristikomis.

1. Diodų taikymas RC vėlinimo grandinėse
RC uždelsimo grandinė pasiekia laiko delsą per kondensatorių įkrovimo ir iškrovimo procesą, o diodas vaidina vaidmenį valdant įkrovimo ir iškrovimo kelią šioje grandinėje. Pavyzdžiui, automatinio jungiklio uždarymo valdymo grandinėje, kai įvesties signalas yra didelis, diodas veda į priekį, o kondensatorius greitai įkraunamas per mažą rezistorių, sutrumpindamas užsidarymo laiką; Kai įvesties signalas yra žemas, diodas išjungiamas atvirkščiai, o kondensatorius lėtai išsikrauna per didelį rezistorių, pailgindamas atidarymo laiką. Ši konstrukcija gali pasiekti delsos valdymą nuo dešimčių mikrosekundžių iki milisekundžių, reguliuojant diodo tiesioginį ir atbulinį pasipriešinimo santykį, atitinkantį laiko reikalavimus gedimų izoliavimui ir paskirstymo tinkle atstatymui.

2. Diodų taikymas pereinamojo laikotarpio slopinimo grandinėse
Automatinių jungiklių apsaugos nuo viršįtampių grandinėje diodai (pavyzdžiui, TVS diodai) sugeria pereinamuosius viršįtampius per savo atvirkštinio gedimo charakteristikas, o jų atvirkštinio atsistatymo laikas tiesiogiai veikia apsaugos reakcijos greitį. Pavyzdžiui, kai žaibas arba perjungimo operacijos generuoja viršįtampą skirstomajame tinkle, TVS diodas praleidžia per nanosekundes, užfiksuodamas viršįtampą iki saugaus lygio ir atstatydamas išjungimo būseną per atvirkštinį atkūrimo procesą. Jei atvirkštinio atkūrimo laikas yra per ilgas, tai gali sukelti antrinį viršįtampio padidėjimą, todėl diodai (pvz., UF4007, Trr)<50ns) need to be selected to optimize the protection effect.

3, Tipiškas diodų vėlinimo charakteristikų taikymas skirstomųjų tinklų automatizavimui
1. Laiko kontrolė gedimų izoliavimui ir atstatymui
Automatizuojant skirstomųjų tinklų tiektuvus, automatiniai jungikliai turi greitai izoliuoti sugedusias sekcijas pagal gedimų signalus ir atkurti maitinimą nesugedusioms sekcijoms. Diodų uždelsimo charakteristikos gali pasiekti jungiklio veiksmų laiko koordinavimą. Pavyzdžiui, pakartotinio uždarymo grandinėje kondensatoriaus įkrovimo laikas yra valdomas diodu, kad būtų užtikrintas kelių sekundžių uždelsimas prieš pakartotinį uždarymą po gedimo izoliavimo, išvengiant pasikartojančio trumpalaikių gedimų poveikio. Pritaikius šią schemą 10 kV skirstomojo tinklo projekte, gedimo izoliavimo laikas buvo sutrumpintas iki mažiau nei 200 ms, o pakartotinio uždarymo sėkmės rodiklis padidintas iki 98%.

2. Apsauga nuo atgalinio srauto paskirstytai prieigai prie energijos
Populiarėjant paskirstytoms fotovoltinėms ir energijos kaupimo sistemoms, paskirstymo tinklas turi neleisti paskirstytiems energijos šaltiniams gedimo atveju grąžinti elektros energiją atgal į tinklą. Diodas yra nuosekliai sujungtas su keitiklio išvesties gnybtu, naudojant vienkryptį laidumą, kad blokuotų atvirkštinę srovę, tuo pačiu valdant apsaugos nuo atgalinio srauto atsako greitį per atvirkštinio atkūrimo laiką. Pavyzdžiui, kai tam tikra fotovoltinė elektrinė naudoja Schottky diodus (pvz., SS14, Trr<10ns), the anti backflow protection action time is shortened from milliseconds to microseconds, effectively avoiding the expansion of power grid faults.

3. Sinchroninis jungiklių valdymas nuolatinės srovės paskirstymo sistemose
Nuolatinės srovės paskirstymo tinkle sinchroninis automatinių jungiklių atidarymas ir uždarymas turi išspręsti lanko pakartotinio uždegimo problemą. Diodas pasiekia perjungimo veiksmų fazių sinchronizavimą, uždelsdamas kondensatoriaus įkrovimo ir iškrovimo valdymą. Pavyzdžiui, nuolatinės srovės grandinės pertraukiklyje diodas sudaro rezonansinę grandinę su induktoriumi ir kondensatoriumi. Reguliuojant diodo laidumo kampą, kad būtų galima valdyti rezonansinį dažnį, jungiklis gali nutrūkti ties nuliniu srovės kirtimu, sumažindamas lanko energiją iki žemiau 1% ir žymiai pailgindamas jungiklio tarnavimo laiką.