Kā diodes palīdz strāvas pārvaldībā sadalītās enerģijas sistēmās?

1, fotoelektriskā sistēma: dubultā karsto punktu aizsardzība un enerģijas atgūšana
Kā sadalītās enerģijas galvenā vienība fotoelementu moduļi saskaras ar diviem galvenajiem izaicinājumiem strāvas pārvaldībā: karstā punkta efekts un nakts reversā strāva. Ja kāds komponents ir daļēji aizsprostots vai pasliktinās akumulatora elementu darbība, netraucēto akumulatora elementu radītā strāva plūdīs cauri aizsprostotai zonai, izraisot vietējās temperatūras paaugstināšanos virs 150 grādiem, veidojot karstos punktus un izraisot komponentu izdegšanu vai pat aizdegšanos. Saskaņā ar statistiku, fotoelementu sistēmām bez apvedceļa diodēm ir par 47% lielāks atteices līmenis 5 gadu laikā, salīdzinot ar standarta konfigurācijas sistēmām, un karstā punkta efektu radītie elektroenerģijas ražošanas zudumi var sasniegt vairāk nekā 5% no kopējās elektroenerģijas ražošanas.

"Ugunsdzēsēja" loma apvedceļa diodēs:
Apvada diode ar vienvirziena vadītspēju automātiski vada, kad rodas karstais punkts, nodrošinot zemas pretestības apvada kanālu bojātajam akumulatora elementam, ļaujot strāvai apiet augstas{0}}temperatūras zonu. Piemēram, 72 bateriju komplektā, ja vienam akumulatoram rodas pēkšņs izejas strāvas kritums līdz 1A šķēršļu dēļ, kamēr citi akumulatori joprojām var radīt 8A strāvu, neuzstādot apvada diode, visas komplekta izejas strāva tiek ierobežota līdz 1A, kā rezultātā rodas nopietni enerģijas izšķērdēšana; Pēc apvedceļa diodes uzstādīšanas bojātajam blokam atbilstošā diode vada 0,1 sekundes laikā, samazinot iekšējo pretestību no megaohiem līdz miliomiem, tādējādi palielinot komponenta elektroenerģijas ražošanas efektivitāti par 30% -40%. Izkliedētās fotoelektriskās elektrostacijas gadījuma izpēte Vācijā liecina, ka pēc segmentētu apvada diožu uzstādīšanas koku seguma izraisītais elektroenerģijas ražošanas zudums samazinājās no vidēji 8% gadā līdz 2,5%.

Bloķēšanas diožu "vārtsarga" funkcija:
Kad fotoelementu moduļi pārstāj ražot elektroenerģiju naktī vai ekstremālos laikapstākļos, ja nav uzstādītas bloķējošās diodes, citu elektroenerģijas ģenerēšanas moduļu radītā strāva plūdīs atpakaļ caur neģenerējošiem moduļiem, veidojot reverso strāvu, izraisot enerģijas zudumus (3% -5% no ikdienas elektroenerģijas ražošanas) un paātrinot šūnu novecošanos. Bloķējošā diode veido megaohm pretestību, ja ir apgrieztā nobīde, pilnībā bloķējot reverso strāvu un nodrošinot, ka strāva var plūst tikai uz priekšu. Pēc augstas veiktspējas bloķēšanas diožu ieviešanas sadalītā fotoelementu projektā paredzamais komponentu kalpošanas laiks ir palielināts no 20 gadiem līdz 25 gadiem, un kopējie dzīves cikla elektroenerģijas ražošanas ieņēmumi ir palielinājušies par 18%.

Materiālu inovācija uzlabo aizsardzības efektivitāti:
Tradicionālajām silīcija{0}}diodēm ir reversās izturības spriegums līdz 1000 V, un tās ir piemērotas lielām fotoelektriskajām elektrostacijām; Šotkija diodes ir ļoti iecienītas izkliedētajā fotoelementā, jo tām ir īpaši zems tiešā sprieguma kritums — 0,3 V. Ņemot par piemēru 10 kW sistēmu, izmantojot Schottky diodes, enerģijas zudumus var samazināt par aptuveni 30 kWh gadā. Turklāt grafēna diodes izmanto nulles joslas spraugas raksturlielumus, lai sasniegtu nanosekundes līmeņa reakcijas ātrumu, kas ir par trim lielumiem ātrāks nekā parastajām diodēm mikrosekundes līmeņa reakcijas ātrumā dinamiskās ēnu ainās (piemēram, ātra mākoņu slāņu kustība), vēl vairāk samazinot elektroenerģijas ražošanas zudumus.

2, vēja enerģijas sistēma: harmonikas slāpēšanas un pārveidotāja aizsardzības sinerģiska uzlabošana
Kā nozīmīgs papildinājums sadalītajai enerģijai vēja enerģijas sistēmām ir jārisina divas galvenās pašreizējās pārvaldības problēmas: harmoniskais piesārņojums un invertora aizsardzība. Vēja turbīnu izvadītā maiņstrāvas jauda satur lielu daudzumu harmoniku. Ja tas ir tieši savienots ar elektrotīklu, tas radīs tādas problēmas kā sprieguma svārstības un jaudas koeficienta samazināšanās; Tajā pašā laikā invertora pārslēgšanas elementi (piemēram, IGBT) kā vēja enerģijas sistēmas kodolenerģijas pārveidošanas bloks ģenerēs reverso atkopšanas strāvu, kad tas ir izslēgts. Ja tas netiek savlaicīgi izslēgts, tas var sabojāt ierīces un izraisīt sistēmas kļūmes.

Diožu "filtra" funkcija harmonikas slāpēšanā:
Vēja enerģijas pārveidotāju rektifikācijas procesā taisngrieža tilts, kas sastāv no diodēm, pārvērš maiņstrāvu līdzstrāvas strāvā, nodrošinot stabilu ievadi nākamajiem invertoriem. Optimizējot diodes parametrus, piemēram, tiešā sprieguma kritumu un reverso atkopšanas laiku, var samazināt harmonikas saturu taisnošanas laikā. Piemēram, izmantojot taisngrieža tiltu ar īpaši ātrās atkopšanas diodēm (apgrieztais atkopšanas laiks<50ns) can reduce harmonic distortion by 15% and improve power quality compared to traditional diodes (reverse recovery time>200 ns).

"Ātrās reakcijas" priekšrocība invertora aizsardzībā:
Kad invertora komutācijas elementi ir izslēgti, diode darbojas kā brīvgaitas elements, nodrošinot brīvgaitas ceļu induktora strāvai, lai novērstu strāvas pretplūsmu un komutācijas elementu bojājumus. Par piemēru ņemot silīcija karbīda (SiC) diodes, to reversās atkopšanas laiku var saīsināt līdz 15n, kas ir 3-10 reizes ātrāk nekā silīcija diodēm (50-200n), būtiski samazinot pārslēgšanas zudumus un uzlabojot sistēmas efektivitāti. Pēc SiC diožu ieviešanas noteiktā vēja enerģijas pārveidotājā sistēmas efektivitāte palielinājās no 96% līdz 98%, savukārt siltuma izlietnes tilpums samazinājās par 40%, kas palīdzēja samazināt iekārtas kopējo svaru.

3, Enerģijas uzglabāšanas sistēma: tehnoloģisks sasniegums lādiņa izlādes bilancē un apgrieztā aizsardzībā
Kā sadalītās enerģijas "enerģijas buferim", pašreizējai enerģijas uzglabāšanas sistēmu pārvaldībai ir jāsabalansē uzlāde un izlāde ar pretējo aizsardzību. Akumulatora bloka uzlādes un izlādes procesa laikā, ja katras akumulatora šūnas stāvokļi ir nekonsekventi (piemēram, kapacitātes un iekšējās pretestības atšķirības), tas var izraisīt dažu elementu pārlādēšanu vai pārmērīgu izlādi, paātrināt novecošanos un radīt drošības apdraudējumu; Tajā pašā laikā, ja reversā strāva netiek efektīvi bloķēta enerģijas uzkrāšanas sistēmas tīklam pievienotā vai izslēgtā tīkla pārslēgšanas laikā, tas var sabojāt aprīkojumu un ietekmēt elektrotīkla stabilitāti.

Sabalansētas diodes viedā regulēšanas funkcija:
Akumulatora vadības sistēmā balansēšanas diode uzrauga katra akumulatora elementa spriegumu un uzlādes laikā automātiski vada augstsprieguma{0}}akumulatora elementa apvada kanālu, lai novērstu pārlādēšanu; Izlādes laikā veiciet papildu kanālu zemsprieguma elementiem, lai novērstu pārmērīgu izlādi. Piemēram, pēc adaptīvo balansēšanas diožu ieviešanas noteiktā litija bateriju enerģijas uzglabāšanas sistēmā, šūnu kapacitātes konsistence palielinājās par 20% un cikla ilgums tika pagarināts par 30%.

Reversās aizsardzības diodes "vienvirziena izolācijas" funkcija:
Kad enerģijas uzglabāšanas sistēma ir pievienota tīklam, reversās aizsardzības diode var novērst bojājuma strāvas plūsmu no tīkla puses no atpakaļ enerģijas uzkrāšanas sistēmā; Darbojoties ārpus tīkla, tas var bloķēt reversās strāvas ietekmi uz akumulatora bloku slodzes pusē. Pēc reversās aizsardzības diožu ieviešanas noteiktā mikrotīkla projektā sistēmas sprieguma svārstības režģa/tīkla pārslēgšanas laikā tika samazinātas par 50%, un atteices līmenis tika samazināts par 60%.

4, Microgrid: neredzama saikne starp vairāku-avotu sadarbību un tīkla sinhronizāciju
Mikrotīkliem kā uzlabotai sadalītās enerģijas lietojumprogrammai ir nepieciešama pašreizējā pārvaldība, lai panāktu vairāku{0}}avotu sadarbību un tīkla sinhronizāciju. Mikrotīklos pastāv ievērojamas atšķirības dažādu enerģijas avotu, piemēram, fotoelementu, vēja enerģijas un enerģijas uzglabāšanas, izejas raksturlielumos. Ja tas netiek efektīvi koordinēts, tas var radīt tādas problēmas kā pašreizējie konflikti un varas svārstības; Tajā pašā laikā mikrorežģu sinhronizācijai ar galveno tīklu jāatbilst tādiem stingriem nosacījumiem kā spriegums, frekvence un fāze, pretējā gadījumā tas var izraisīt tīkla kļūmes.

Sinhrono taisngriežu diožu "efektivitātes uzlabošanas" ieguldījums:
Mikrorežģu līdzstrāvas-līdzstrāvas pārveidotājos sinhronās taisnošanas tehnoloģija var ievērojami samazināt vadītspējas zudumus, aizstājot tradicionālās diodes ar MOSFET. Piemēram, pēc sinhronās rektifikācijas pārveidotāja ieviešanas mikrorežģa efektivitāte palielinājās no 85% līdz 95%, vienlaikus samazinot siltuma izlietņu tilpumu par 30% un uzlabojot sistēmas jaudas blīvumu.

Fāzes vadības diožu "sinhronās koordinācijas" funkcija:
Tīklam pieslēgtā mikrotīkla invertorā fāzes vadības diode dinamiski regulē invertora izejas strāvas fāzi, uzraugot tīkla sprieguma fāzi, panākot sinhronizāciju ar galveno tīklu. Pēc fāzu kontrolētu diožu ieviešanas noteiktā mikrorežģa projektā tīkla savienojuma panākumu līmenis palielinājās no 90% līdz 98%, un tīkla savienojuma laiks tika saīsināts no 0,5 sekundēm līdz 0,1 sekundei, ievērojami uzlabojot sistēmas stabilitāti.