Kā ar diodēm uzlabot vēja enerģijas sistēmu rektifikācijas efektivitāti?

一, Materiālu inovācija: platjoslas pusvadītāju diožu veiktspējas pāreja
1. Silīcija karbīda (SiC) diodes: efektivitātes revolūcija augstas-frekvences scenārijos
Jūras vēja enerģijas pārveidotājos tradicionālajām silīcija-diodēm ir reversais atkopšanas laiks līdz 50–100 n, kā rezultātā slēdžu zudumi ir vairāk nekā 30%. Cree's GaN HEMT diode ar īpaši ātru reversās atkopšanas raksturlielumu (Trr<10ns), reduces reverse recovery loss by 90% at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. Taking Siemens Gamesa 8MW offshore wind turbine as an example, after replacing traditional modular multilevel rectifier valves with SiC diode flexible rectifier valves, the volume of the converter station is reduced by 80%, the weight is reduced by 65%, the transmission loss is reduced by 20%, and the annual power generation is increased by 1.2%.

2. Šotkija diode: spēcīgs instruments patēriņa samazināšanai zemsprieguma un lielas strāvas scenārijos
Sauszemes vēja turbīnu slīpuma sistēmām Šotkija diodes ir kļuvušas par vēlamo izvēli, lai optimizētu rektifikācijas efektivitāti, jo to īpaši zemais vadītspējas sprieguma kritums ir 0,15–0,3 V. Pārveidojot Goldwind Technology 2,5 MW vienības soļa barošanas avotu, tiek izmantota SB580 Šotkija diode (Vf)= 0.2V@5A )Aizstāt tradicionālo 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A )Rektifikācijas zudumi tika samazināti no 24 W līdz 6 W, un tika samazināts sistēmas temperatūras paaugstināšanās līdz 2 grādiem 4. samazināts par 76%.

2. Topoloģijas inovācija: vairāku-līmeņu struktūra atrisina augsta sprieguma un lielas strāvas problēmu
1. Trīs{1}}līmeņu taisngriezis ar diodēm
Tiešās piedziņas pastāvīgā magnēta vēja enerģijas sistēmā ar diodēm piestiprināts trīs{0}}līmeņu taisngriezis nodrošina maiņstrāvas trīs{{1} līmeņu izvadi (Udc/2, 0, - Udc/2), izmantojot 27 slēdžu stāvokļu kombinācijas no 12 jaudas pārslēgšanas ierīcēm. Ņemot par piemēru Yuanjing Energy 5MW vienību, šī topoloģija samazina tīkla sānu strāvas THD no 15% līdz 3%, paplašina regulējamo jaudas koeficienta diapazonu līdz ± 0,99 un palielina sistēmas jaudu par 40%. Tomēr ir jāatrisina nevienmērīga spiedes diožu sprieguma problēma. Izmantojot paralēlu sprieguma dalītāja kondensatoru un sprieguma izlīdzināšanas rezistoru dizainu, sprieguma novirzi var kontrolēt 5% robežās.

2. Cascade H-bridge daudzlīmeņu pārveidotājs
Īpaši-augstsprieguma vēja enerģijas pārvades scenārijam kaskādes H-tilta topoloģija sasniedz M=2N+1 līmeņa izvadi, virknē savienojot NH vienības. ± 800kV Wudongdet augstsprieguma līdzstrāvas projektā, kaskādes septiņu līmeņu pārveidotāju izmantošana samazina vienas ierīces izturības spriegumu no 1600V līdz 650V, palielina ekvivalento pārslēgšanas frekvenci līdz 10kHz, samazina harmonisko kropļojumu līmeni (THDu) par .5 procentpunktiem (THDu) no .5 procentiem uz .5 punktiem.

3, siltuma pārvaldības sadarbība: temperatūras kontrole no komponentu līmeņa līdz sistēmas līmenim
1. 3D iepakošanas tehnoloģija: siltuma izkliedes sašaurinājuma pārvarēšana
ROHM ceturtās paaudzes SiC modulim ir divpusēja siltuma izkliedes konstrukcija, kas samazina termisko pretestību no 10K/W līdz 2K/W un sasniedz jaudas blīvumu virs 100kW/l. BYD Cube enerģijas uzglabāšanas sistēmā šķidruma dzesēšanas tehnoloģija stabilizē diodes darba temperatūru zem 45 grādiem, samazinot reversās noplūdes strāvu par 78%, salīdzinot ar gaisa-dzesēšanas risinājumu, un pagarinot sistēmas kalpošanas laiku līdz 15 gadiem.

2. Digitālo dvīņu prognozēšana un uzturēšana
Siemens MindSphere platforma var paredzēt diodes termiskās atteices risku 48 stundas iepriekš, izmantojot reāllaika{1}}spoguļošanas sistēmu. Kopīgā enerģijas uzglabāšanas spēkstacijā Qinghai platforma uzlaboja kļūdu prognozēšanas precizitāti līdz 92% un samazināja neplānotu dīkstāvi par 85%, analizējot datus no vairāk nekā 2000 temperatūras sensoriem.

4, Sistēmas līmeņa optimizācija: inteliģenta sadarbība hibrīda enerģijas uzglabāšanas un jaudas sadales jomā
1. Litija akumulatora superkondensatora hibrīda enerģijas uzkrāšana
Vēja enerģijas svārstību slāpēšanas scenārijā hibrīda enerģijas uzkrāšanas sistēma ar diodes izolāciju var nodrošināt precīzu jaudas sadali. Ja jaudas svārstību ātrums pārsniedz 5%, superkondensators ātri uzlādējas un izlādējas caur diodi, samazinot svārstību ātrumu 2% robežās; Litija baterijas tiek lēnām regulētas ar ātrumu 0,1 C, lai nodrošinātu, ka SOC tiek uzturēts drošā diapazonā no 20% līdz 80%. Saskaņā ar Huawei Digital Power platformas datiem, šis risinājums ir palielinājis vēja parku tīkla pieslēguma novērtējuma atbilstības līmeni no 78% līdz 99%.

2. Integrēta vēja saules enerģijas uzglabāšanas termiskā sakabe
Gonghe fotoelementu termiskās enerģijas projektā Qinghai litija akumulatoru silda elektrolītiskās šūnas atlikušais siltums, samazinot akumulatora jaudas samazināšanās ātrumu no 30% līdz 5% zemas temperatūras apstākļos ziemā. Tajā pašā laikā fotoelektriskā moduļa šķidruma dzesēšanas cauruļvads sadala dzesēšanas šķidrumu ar vēja turbīnas pārnesumkārbas eļļas kontūru, panākot enerģijas kaskādes izmantošanu un uzlabojot sistēmas kopējo efektivitāti par 8,2%.