Kokio tipo diodas naudojamas saulės energijos įkrovimo valdiklyje?

一, priešpriešinio įkrovimo diodas: "apsauginis vožtuvas", blokuojantis atvirkštinę srovę
1. Pagrindinės funkcijos ir gedimų rizika
Blokavimo diodas yra "vienpusis vožtuvas", skirtas nepriklausomoms fotovoltinėms sistemoms, kurių pagrindinės funkcijos apima:
Nakties atgalinio srauto prevencija: kai saulės baterijoje nėra šviesos, jei jo įtampa yra mažesnė už akumuliatoriaus įtampą, srovė iš baterijos tekės atgal į saulės kolektorių, todėl komponentai įkais ar net perdegs.
Atšakos apsauga nuo atgalinio srauto: nuosekliai prijungtoje fotovoltinėje matricoje, jei šakos įtampa nukrenta dėl šešėlių ar gedimų, aukštos{0}}įtampos šakos srovė tekės atgal į žemos-tampos šaką, todėl bendra išėjimo įtampa sumažės.
2. Tradicinių silicio diodų apribojimai
Tradiciniai fotovoltiniai valdikliai dažnai naudoja silicio lygintuvų diodus, tokius kaip 1N4007 ir 1N5408, kurių tipiniai parametrai yra:
Teigiamas įtampos kritimas: 0,6-0,8 V (didelės galios vamzdžiai gali siekti 1–2 V)
Atspari įtampai: atvirkštinė didžiausia įtampa turi būti bent du kartus didesnė už didžiausią sistemos įtampą
Energijos nuostoliai: Pavyzdžiui, 10A srovė, vieno vamzdžio metinis galios nuostolis yra 5256 Wh (skaičiuojamas remiantis 5 saulės valandų per dieną ir 365 dienomis)
3. Alternatyvūs Šotkio diodų privalumai
Schottky diodai (pvz., SB5100, 1N5817) yra suprojektuoti su metaline puslaidininkine jungtimi, kad sumažintų tiesioginės įtampos kritimą iki 0,1-0,3 V, išlaikant greitas perjungimo charakteristikas (nanosekundinis atsakas). Pavyzdžiui, 100 kW galios fotovoltinė elektrinė:
Efektyvumo didinimas: pritaikius Schottky diodus bendras valdiklio efektyvumas padidėjo 1,2 %
Temperatūros kilimo kontrolė: sumažinkite jungties temperatūrą 15 laipsnių ir pailginkite komponentų, esančių skirstomosios dėžutės viduje, tarnavimo laiką 30%
Sąnaudų balansas: nors vieneto kaina yra 2–3 kartus didesnė už silicio diodų kainą, dėl įtampos sumažinimo ir mažų nuostolių visos sąnaudos sumažėja 18 % per 5 metų ciklą.
4. Atrankos principai pramonės praktikoje
Žemos įtampos sistema: 1N5817 (20V/3A) arba SS34 (40V/3A) yra pageidaujama 12V/24V sistemoms
Aukštos įtampos sistema: SiC Schottky diodai (pvz., C3D10060A, 600V/10A) naudojami matricoms, viršijančioms 600V, o atvirkštinis atkūrimo laikas yra<10ns, suitable for high-frequency switching scenarios
Integravimo tendencija: Šiuolaikiniai MPPT valdikliai integruoja priešpriešinio įkrovimo funkciją į MOSFET tvarkyklės grandines, todėl taikant sinchroninio ištaisymo technologiją pasiekiamas be nuostolių priešpriešinis įkrovimas, o efektyvumas padidėja daugiau nei 3%, palyginti su diodų sprendimais.
2, sinchroninis lygintuvo diodas: nuolatinės srovės konversijos „efektyvumo variklis“-
1. Pagrindinis MPPT valdiklio iššūkis
MPPT valdiklis reguliuoja saulės kolektorių išėjimo įtampą / srovę per DC{0}}DC keitiklį, kad visada veiktų maksimaliu galios tašku (MPP). Tradicinis metodas ištaisymui naudoja silicio diodus, tačiau yra du pagrindiniai skausmo taškai:
Laidumo praradimas: dėl 0,7 V įtampos kritimo silicio diodo efektyvumas sumažėja 7%.
Šildymo problema: didelės galios{0}}scenarijų atveju diodo temperatūra gali pakilti iki 50 laipsnių, todėl reikia papildomos šilumos išsklaidymo konstrukcijos
2. Sinchroninio ištaisymo technologijos (SR) proveržis
Sinchroninis ištaisymas leidžia pasiekti „nulinio įtampos kritimo“ ištaisymą, pakeičiant diodus MOSFET:
Veikimo principas: valdiklis dinamiškai perjungia MOSFET pagal srovės kryptį, išlaikydamas juos laidžioje arba išjungtoje{0}}būsenoje
Efektyvumo didinimas: LT3652 MPPT lustas kaip pavyzdys, sinchroninio ištaisymo režimas padidina įkrovimo efektyvumą nuo 88% iki 94%.
Atvejo patikrinimas: pritaikius sinchroninio ištaisymo technologiją, 20 kW galios fotovoltinė elektrinė padidino savo metinę elektros energijos gamybą 12 000 kWh, o tai atitinka 8 tonų CO ₂ emisijos sumažinimą per metus.
3. Pagrindiniai įrenginio pasirinkimo parametrai
Dėl pasipriešinimo (Rds (įjungta)):<5m Ω is required to reduce conduction loss
Vartų įkrova (Qg): mažas Qg (<50nC) can reduce switching losses
Atsparumas įtampai: ji turi būti bent 1,5 karto didesnė už maksimalią sistemos įtampą
Temperatūros charakteristikos: pasirinkite įrenginius, kurių jungties temperatūra yra didesnė nei 150 laipsnių arba lygi, kad prisitaikytų prie lauko aplinkos
3, TVS diodas: „paskutinė gynybos linija“, skirta apsaugai nuo viršįtampių
1. Fotovoltinės sistemos viršįtampio rizika
Fotovoltiniai moduliai yra linkę į trumpalaikį viršįtampią šiais atvejais:
Žaibo indukcija: tiesioginis žaibo smūgis arba indukuotas žaibas gali sukurti tūkstančius voltų trumpalaikės įtampos
Tinklo perjungimas: staigūs įtampos pokyčiai prie tinklo prijungtose sistemose
Komponento gedimas: vietinis perkaitimas dėl paslėptų įtrūkimų akumuliatoriaus elementuose arba palaidų laidų
2. TVS diodo veikimo mechanizmas
TVS (Transient Voltage Suppressor) diodai užtikrina apsaugą nuo viršįtampių dėl šių charakteristikų
Itin greitas atsakas: reakcijos laikas<1ps, much faster than varistors (<25ns)
Žema suspaudimo įtampa: gali apriboti pereinamąją įtampą saugiame diapazone
Didelė galia: vieno impulso galia gali siekti dešimtis kilovatų
3. Pramonės taikymo atvejai
Komponento lygio apsauga: lygiagrečiai sujungus 1,5KE33CA TVS diodą kiekvieno saulės baterijos išėjimo gale, žaibo viršįtampio įtampa gali būti sumažinta nuo 6kV iki 33V
Valdiklio įvestis: SMAJ58CA TVS masyvas naudojamas MPPT grandinei apsaugoti nuo 20kV elektrostatinės iškrovos (ESD) poveikio
Duomenų patikrinimas: įdiegus TVS apsaugą 50 MW fotovoltinėje elektrinėje, valdiklio gedimų dažnis sumažėjo nuo 0,8% iki 0,1%, o metinės priežiūros išlaidos sumažėjo 2 mln.
4, Pramonės tendencijos ir atrankos pasiūlymai
1. Medžiagų inovacijų kryptis
SiC diodas: laipsniškai pakeičiami silicio -pagrįsti įrenginiai itin mažu tiesioginės įtampos kritimu (0,3 V) ir stabilumu aukštoje temperatūroje (sankryžos temperatūra iki 200 laipsnių)
GaN diodas: esant aukštai įtampai virš 600 V, GaN diodas gali sumažinti perjungimo nuostolius 70 %
2. Integruoto dizaino tendencija
Pažangi jungiamoji dėžutė: apėjimo diodų, temperatūros jutiklių ir tvarkyklės grandinių integravimas į miniatiūrinius modulius, siekiant supaprastinti sistemos dizainą ir pagerinti patikimumą
Maitinimo modulis: taikant DIP pakavimo technologiją, integruojant TVS, MOSFET ir diodą į vieną įrenginį, sumažinant PCB išdėstymo plotą
3. Bendrieji atrankos principai
Parametrų pertekliaus konstrukcija: atvirkštinė įtampa ir maksimali srovė turi būti bent du kartus didesnės už didžiausią sistemos vertę
Pritaikymas prie aplinkos: pasirinkite įrenginius, kurių darbinės temperatūros diapazonas –40–+125 laipsnių, kad prisitaikytų prie lauko scenų
Atitiktis sertifikavimui: pirmenybė turėtų būti teikiama įrenginiams, kurie išlaikė fotovoltinius sertifikatus, pvz., IEC 62109 ir UL 1741