Kā diodes darbojas enerģijas atgriezeniskās saites sistēmās?

一, Diožu tehniskie parametri: enerģijas atgriezeniskās saites fiziskais pamats
Diode ir PN pārejas struktūra, ko veido P-tipa pusvadītājs un N-tipa pusvadītājs, un tās galvenie raksturlielumi ietver:

Vienvirziena vadītspēja: vada, ja ir nospriegota uz priekšu (ar vadīšanas spriegumu aptuveni 0,6–0,7 V silīcija tranzistoriem un 0,2–0,5 V Šotkija diodēm) un izslēdzas, ja ir apgrieztā nobīde (ar tikai mikroampēru līmeņa apgrieztās noplūdes strāvu).
Ātra pārslēgšanās iespēja: Šotkija diožu reversās atkopšanas laiks ir tuvu nullei, un silīcija karbīda (SiC) diožu reversās atkopšanas laiku var saīsināt līdz mazāk nekā 10 nanosekundēm.
Sprieguma un strāvas pretestības raksturlielumi: rūpnieciskās klases diodes var izturēt tūkstošiem voltu, un tām ir pārejošas strāvas pretestības spējas, kas pārsniedz simtiem ampēru.
Šīs īpašības ļauj tai veikt trīs galvenās funkcijas enerģijas atgriezeniskās saites sistēmās:

Rektifikācija: sākotnējais process maiņstrāvas pārvēršanai līdzstrāvā, lai panāktu atgriezenisko enerģiju;
Nepārtraukta strāva: motora piedziņas vai invertora ķēdēs tas nodrošina strāvas ceļu induktīvām slodzēm, lai novērstu sprieguma pieaugumu;
Aizsardzība: izolējiet pretējo spriegumu, lai enerģijas atgriezeniskās saites procesa laikā novērstu triecienu uz jaudas puses aprīkojumu.
2, tipiski pielietojuma scenāriji: no jauniem enerģijas transportlīdzekļiem līdz rūpnieciskai enerģijas uzglabāšanai
1. Jauna enerģijas transportlīdzekļa bremzēšanas enerģijas reģenerācijas sistēma
Elektrisko transportlīdzekļu bremzēšanas procesa laikā riteņa rumbas motors pārslēdzas no braukšanas režīma uz ģenerēšanas režīmu, radot trīs-fāzu maiņstrāvu. Šajā brīdī diodes taisngrieža tilts (parasti sastāv no 6 diodēm) pārveido maiņstrāvu līdzstrāvā, ko pēc tam pastiprina invertors un uzlādē strāvas akumulatorā. Darba loģika ir šāda:

Energy management strategy: The brake controller dynamically adjusts the recovery intensity based on the battery SOC (remaining charge). When SOC>80%, atcelt enerģijas atgūšanu; Kad SOC<70%, full power recovery occurs.
Diodes izvēles prasības: izmantojiet Schottky diodes vai SiC diodes ar zemu tiešā sprieguma kritumu, lai samazinātu vadītspējas zudumus. Piemēram, pēc SiC Schottky diožu izmantošanas noteiktā automašīnas modelī bremzēšanas atgūšanas efektivitāte palielinājās par 3% un darbības rādiuss palielinājās par 5 kilometriem.
Siltuma pārvaldības dizains: lielas strāvas apstākļos diodes iepakojumam ir jāpieņem zema termiskā pretestība TO-247 vai DFN8 × 8 struktūra, kas apvienota ar šķidruma dzesēšanas sistēmu, lai nodrošinātu savienojuma temperatūru, kas ir mazāka par 150 grādiem vai vienāda ar to.
2. Enerģijas atgriezeniskās saites iekārta rūpnieciskajiem frekvences pārveidotājiem
Iekārtu, piemēram, liftu un celtņu, palēninājuma fāzē motors atrodas ģenerējošā stāvoklī, un ģenerētā elektriskā enerģija tiek padots atpakaļ uz līdzstrāvas kopnes kondensatoru caur diodes taisngrieža tiltu. Ja rodas enerģijas pārpalikums, IGBT un diodes kombinācija IPM (Intelligent Power Module) tiek izmantota, lai pārveidotu līdzstrāvu maiņstrāvas strāvā un atgrieztu to atpakaļ tīklā. Tās tehnoloģiskie aspekti ietver:

Efektīva taisnošana: izmantojot ātrās atkopšanas diodes (FRD) vai SiC diodes, reversās atkopšanas laiks tiek saīsināts līdz 1/10 no tradicionālajām silīcija lampām, un pārslēgšanas zudumi tiek samazināti par 70%.
Tīkla sinhronizācijas kontrole: izmantojot fāzes{0}}bloķētās cilpas (PLL) tehnoloģiju, atgriezeniskās saites strāva un tīkla spriegums tiek sinhronizēti frekvencē un fāzē ar jaudas koeficientu, kas ir lielāks par 0,99 vai vienāds ar to.
Aizsardzības mehānisms: TVS (pārejoša sprieguma slāpēšanas) diode nofiksē sprieguma tapas, lai novērstu aprīkojuma bojājumus, ko izraisa zibens spēriens vai pārspriegums.
3. Divvirzienu pārveidotājs enerģijas uzkrāšanas spēkstacijai
Elektrotīkla maksimuma skūšanās scenārijā enerģijas uzkrāšanas sistēma nodrošina uzlādes izlādes pārslēgšanu, izmantojot divvirzienu līdzstrāvas/līdzstrāvas pārveidotājus. Diodei šajā procesā ir divējāda loma:

Uzlādes režīms: kā taisngrieža komponents pārveido maiņstrāvu līdzstrāvas strāvā un uzglabā to akumulatorā;
Izlādes režīms: kā brīvgaitas diode nodrošina strāvas ceļu invertora ķēdei, lai nodrošinātu vienmērīgu enerģijas izvadi.
Kā piemēru ņemot 20 pēdu konteinera enerģijas uzglabāšanas sistēmu, tās BMS (akumulatoru pārvaldības sistēma) izmanto 1600–1800 TVS un Šotkija diodes akumulatora balansēšanai, aizsardzībai pret pārspriegumu un pretapgriezto savienojumu. Pēc Trench Schottky diožu ieviešanas sistēmas efektivitāte palielinājās par 0,4%, un vienas kastes ikgadējais enerģijas ietaupījums pārsniedza 1000 kWh.