Katere so običajne uporabe diod v domačih sistemih za shranjevanje energije?

1, Zaščita proti povratni povezavi: izgradnja prve obrambne črte za varnost sistema
Vmesnik za polnjenje domačega sistema za shranjevanje energije mora biti združljiv z več vhodi energije (kot so sončne fotonapetostne plošče, polnilni piloti omrežja). Če uporabnik pomotoma obrne polariteto napajanja, lahko povzroči pregorevanje glavnih komponent, kot sta sistem za upravljanje baterije (BMS) in pretvornik. Tradicionalna shema proti povratni povezavi uporablja mehanske releje ali tranzistorje MOS, vendar ima pomanjkljivosti, kot so nizka hitrost odziva, visoki stroški in nizka zanesljivost. Schottkyjeve diode so z ultra-nizkim padcem napetosti naprej (Vf) 0,2–0,5 V in nanosekundno odzivno hitrostjo postale prednostna komponenta za zaščito proti vzvratni vožnji.

Če za primer vzamemo določeno znamko zloženega sistema za shranjevanje energije, njegovo polnilno vezje uporablja MBR1045CT Schottky diodo (Vf=0.3V, IFSM=100A). V polnilni poti paketa baterij 5,12 kWh, tudi če je vhodna napetost obrnjena, se lahko dioda hitro prekine in omeji povratni tok na mikroampere. Hkrati njegove nizke prevodne izgube povzročijo samo 0,6-odstotno izgubo učinkovitosti med običajnim polnjenjem sistema. Poleg tega nekateri vrhunski-sistemi sprejmejo sestavljeno shemo »dioda+MOS cev«, da dosežejo nizko{10}}porabno stanje pripravljenosti, hkrati pa preprečijo povratno povezavo, kar dodatno optimizira energetsko učinkovitost.

2, Popravljanje in stabilizacija napetosti: doseganje učinkovite pretvorbe oblik energije
Ena od temeljnih funkcij gospodinjskega sistema za shranjevanje energije je pretvorba izmeničnega toka (AC) v enosmerni tok (DC) in njegovo shranjevanje v bateriji ter pretvorba enosmernega v izmenični tok za gospodinjske obremenitve med praznjenjem. Med tem procesom usmerniška dioda in dioda regulatorja napetosti delujeta skupaj, da zagotovita učinkovitost in stabilnost pretvorbe energije.

Usmerjevalno vezje: V vhodni stopnji fotonapetostnega pretvornika polvalovno usmerniško vezje uporablja štiri usmerniške diode 1N4007 (vzdržna napetost 1000 V, nazivni tok 1 A) za pretvorbo pulzirajočega izhoda enosmernega toka iz fotovoltaične plošče v gladek enosmerni tok, ki zagotavlja stabilen vhod za naslednje ojačevalno vezje DC-DC. Eksperimentalni podatki kažejo, da lahko razsmernik, ki uporablja to shemo, pri polni obremenitvi doseže 98,5-odstotno usmerniško učinkovitost, kar je 1,2 % več od tradicionalnih mostičnih usmerniških vezij.
Vezje regulatorja napetosti: V modulu za nadzor napetosti BMS je preprosto vezje regulatorja napetosti oblikovano s serijsko povezavo Zener diode (kot je tip 2CW13, z vrednostjo regulatorja napetosti 6 V) v seriji z uporom za omejevanje toka. Ko napetost akumulatorja niha zaradi prekomernega polnjenja ali dviga temperature, se Zener dioda hitro pokvari in prevaja, pri čemer napetost zadrži v varnem območju in ščiti vezje za vzorčenje ADC pred udarci visoke napetosti. Določen poskus kaže, da lahko ta shema zmanjša napako vzorčenja napetosti BMS z ± 0,5 % na ± 0,1 %, kar bistveno izboljša natančnost ocene SOC baterije.
3, neprekinjen pretok in rekuperacija energije: optimizacija upravljanja moči induktivnih bremen
Induktivne obremenitve (kot so relejne tuljave, motorji, elektromagnetni ventili itd.) so široko prisotne v gospodinjskih sistemih za shranjevanje energije in povratna elektromotorna sila, ki nastane, ko so izklopljeni, lahko poškoduje preklopne komponente. Dioda s prostim tekom zagotavlja pot za sproščanje energije za induktivne obremenitve, učinkovito zavira največjo povratno elektromotorno silo in dosega rekuperacijo energije.

Če vzamemo za primer pogonsko vezje elektromagnetne ključavnice določene znamke pametne vratne ključavnice, uporablja 1N5819WS Schottky diodo (Vf=0.3V, Trr=10ns), ki je vzporedno povezana na obeh koncih elektromagnetne ključavnice. Ko je ključavnica vrat izklopljena, dioda zagotavlja vezje prostega teka za preostali tok v tuljavi, s čimer zavira najvišjo povratno elektromotorno silo s 120 V na manj kot 40 V, s čimer ščiti pogonski tranzistor MOS pred okvarjo. Poleg tega v tokokrogu BOOST fotonapetostnega pretvornika dioda s prostim tekom (kot je MBR20100CT, Vf=0.25V) zagotavlja sprostitveno pot za induktivno shranjevanje energije med obdobjem izklopa preklopne cevi, kar poveča učinkovitost pretvorbe vezja z 92 % na 95 %.

4, Logično krmiljenje in izolacija signala: izboljšanje ravni sistemske inteligence
Z razvojem inteligentnih in omrežnih domačih sistemov za shranjevanje energije postaja vloga diod pri logičnem krmiljenju in izolaciji signalov vse bolj pomembna.

Logično krmiljenje: V uravnoteženem krmilnem vezju BMS lahko diode sestavijo preprosto logiko "in vrata". Na primer, ko je napetost več baterijskih celic višja od nastavljenega praga, ustrezna dioda prevaja in sproži zagon vezja za uravnoteženje, da se izogne ​​nevarnosti prenapolnjenosti. Glede na eksperimentalne podatke je odzivni čas izravnalnega vezja z uporabo diodne logike zmanjšan za 80 % v primerjavi s krmilno shemo MCU in ni potrebno programiranje programske opreme, kar bistveno izboljša zanesljivost.
Izolacija signala: V komunikacijskem vmesniku sistema za shranjevanje energije (kot je vodilo CAN, RS485) lahko diode dosežejo izolacijo med digitalnimi in analognimi signali. Na primer, v komunikacijskem vezju RS485 fotonapetostnega pretvornika preklopna dioda 1N4148 (Trr=4ns) izolira pozitivni in negativni priključek diferencialnega signala, da prepreči motnje hrupa v običajnem načinu, s čimer zmanjša stopnjo komunikacijskih napak z 10 ⁻ ³ na 10 ⁻, kar zagotavlja stabilno izmenjavo podatkov med sistemom in platformo za spremljanje oblaka.