Kaj je antireverzna dioda v sistemu sončne energije?

一, Osnovna funkcija antireverzne diode: "varnostni ventil" za enosmerni nadzor toka
1. Preprečite povratno praznjenje baterije
Ko niz sončnih celic preneha proizvajati elektriko v deževnih, nočnih ali slabih razmerah, je lahko napetost paketa baterij višja od napetosti niza baterij, kar povzroči, da tok teče nazaj v solarni panel. Protiobratne diode so zaporedno povezane v tokokrog, pri čemer uporabljajo svojo enosmerno prevodnost samo za pretok toka od plošče baterije do baterije in blokirajo povratni tok. Na primer, če v neodvisnem fotonapetostnem sistemu niso nameščene antireverzne diode, se lahko baterijski sklop še naprej prazni skozi sončno ploščo, kar ne povzroča samo izgube energije, ampak tudi povzroči, da se solarna plošča segreje ali celo izgori zaradi tokovne preobremenitve, kar skrajša življenjsko dobo opreme.
2. Zadušite povratni tok toka med vejami niza
V velikih fotovoltaičnih elektrarnah je baterijski niz običajno sestavljen iz več vzporednih vej. Zaradi razlik v jakosti osvetlitve in delovanju komponent med različnimi vejami izhodna napetost morda ne bo dosledna. Tok iz visoko{2}}napetostne veje lahko teče nazaj v nizko-napetostno vejo, kar povzroči zmanjšanje celotne izhodne napetosti in celo sproži "učinek vroče točke" - komponente, na katere vpliva povratni tok, se lahko poškodujejo zaradi lokalnega pregrevanja. Protiobratne diode so zaporedno povezane v vsaki veji, da zagotovijo, da tok teče samo od konca visoke napetosti do konca nizke napetosti, s čimer se izognemo medsebojnim motnjam med vejami. Na primer, fotonapetostna elektrarna z močjo 10 MW je povečala učinkovitost sistema za 3 % in letno proizvodnjo električne energije za približno 300 000 kWh z namestitvijo antireverznih diod v vsako vejo.
3. Bypass zaščita in preprečevanje toplotnega uhajanja
Ko so komponente baterije zasenčene ali ne delujejo pravilno, lahko njihova izhodna napetost močno pade in postane "obremenitev" v vezju. Na tej točki obvodne diode, povezane vzporedno na obeh koncih komponente, vodijo, sklenejo okvarjeno komponento in omogočijo, da tok še naprej teče okoli komponente, s čimer se izognemo poškodbam drugih običajnih komponent zaradi prenapetosti. Na primer, v fotovoltaičnih elektrarnah v puščavskih območjih lahko pokritost s peskom in prahom povzroči zmanjšanje učinkovitosti proizvodnje električne energije nekaterih komponent. Obvodne diode lahko hitro izolirajo okvarjene komponente in preprečijo širjenje toplotnega uhajanja na celotno polje.
2, Izbirna merila za protiobratne diode: umetnost uravnoteženja zmogljivosti in stroškov
1. Ujemanje ključnih parametrov
Največji prednji tok (IF): Mora biti večji od največjega delovnega toka sistema. Na primer, v fotonapetostnem sistemu s 100 kW, če je največji delovni tok 200 A, je treba izbrati diode z IF večjim ali enakim 250 A, da rezervirate varnostno rezervo.
Povratna vršna napetost (VRRM): Mora biti večja od največje povratne napetosti sistema. Na območjih z visoko{1}}nadmorsko višino lahko zaradi visoke intenzivnosti sončne svetlobe napetost odprtega tokokroga solarne plošče doseže več kot 1000 V. V tem času je treba izbrati diode z VRRM, večjim ali enakim 1200 V.
Pozitiven padec napetosti (VF): neposredno vpliva na učinkovitost sistema. VF tradicionalnih silicijevih usmerniških diod je približno 0,7 V, medtem ko je VF Schottkyjevih diod lahko le 0,3 V. V velikih elektrarnah lahko uporaba Schottky diod znatno zmanjša izgube v liniji in poveča proizvodnjo električne energije.
2. Materialna in konstrukcijska optimizacija
Dioda za hitro obnovitev (FRD): primerna za visoko{0}}frekvenčna preklopna vezja, njen povratni obnovitveni čas (trr) traja le nekaj deset nanosekund, kar lahko zmanjša izgube pri preklopu. V omrežnih fotonapetostnih pretvornikih lahko FRD izboljša učinkovitost pretvorbe na več kot 98 %.
Diode iz silicijevega karbida (SiC): odlikuje jih visoka napetostna upornost, majhna izguba in odpornost na visoke temperature. V visoko{1}}temperaturnih puščavskih okoljih lahko spojna temperatura SiC diod doseže 175 stopinj, kar je 50 % več kot pri tradicionalnih silicijevih diodah in bistveno podaljša življenjsko dobo opreme.
Modularna zasnova: Integracija več diod v isti paket lahko poenostavi postavitev vezja in zmanjša parazitsko induktivnost. Na primer, diodni modul MDK250A1600V, ki ga je lansirala določena znamka, ima 40-odstotno zmanjšanje prostornine v primerjavi z diskretnimi komponentami in 30-odstotno povečanje učinkovitosti namestitve.
3, Tipičen scenarij uporabe: Popolna pokritost od gospodinjstva do industrijskih in komercialnih sektorjev
1. Gospodinjski fotovoltaični sistem
V majhnih strešnih fotovoltaičnih sistemih so antireverzne diode običajno vgrajene v fotovoltaični krmilnik. Na primer, določena znamka 5kW gospodinjskega krmilnika uporablja Schottky diode, katerih nizka VF karakteristika poveča učinkovitost sistema za 1,5 % in poveča letno proizvodnjo električne energije za približno 200 stopinj. Hkrati lahko vgrajena-funkcija za zaščito pred prenapetostjo krmilnika prepreči okvaro diode zaradi visoke povratne napetosti, kar podaljša garancijsko dobo na 5 let.
2. Industrijske in komercialne fotovoltaične elektrarne
V velikih zemeljskih elektrarnah se antireverzne diode pogosto uporabljajo v ključni opremi, kot so kombinirane omarice in pretvorniki. Na primer, fotonapetostna elektrarna z močjo 20 MW sprejme kombinirano omarico z integriranimi diodnimi moduli, ki ima stopnjo zaščite IP67, ki lahko prenese težka okolja, kot sta pesek in slani prš, in ima 60-odstotno zmanjšanje stopnje napak v primerjavi s tradicionalnimi zasnovami. Poleg tega lahko sistem s spremljanjem temperature diode v realnem-času zagotovi zgodnje opozorilo o morebitnih napakah in prepreči nenačrtovane izklope.
3. Posebne okoljske aplikacije
V izjemno mrzlih območjih (kot je arktični krog) lahko nizke temperature povzročijo dvig VF diode, kar vpliva na učinkovitost sistema. Nizko{1}}temperaturna Schottkyjeva dioda, ki jo je razvila določena znamka, poveča VF samo za 0,05 V v -40-stopinjskem okolju, kar zagotavlja stabilno delovanje sistema v ekstremnih pogojih. V fotovoltaičnih ploščadih na morju so lahko diodni moduli s protikorozijskimi prevlekami odporni proti koroziji z morsko vodo in imajo življenjsko dobo več kot 25 let.
4, Industrijski standardi in prihodnji trendi: Tehnološka iteracija poganja varnostne nadgradnje
1. Nacionalni standardi in zahteve za certificiranje
Kitajski "Design Code for Photovoltaic Power Stations" (GB 50797-2012) jasno določa, da nazivni tok protiobratnih diod ne sme biti manjši od 1,25-kratnega največjega obratovalnega toka sistema, nazivna napetost pa ne sme biti manjša od 1,5-kratne največje napetosti sistema. Poleg tega mora izdelek prestati mednarodne certifikate, kot sta T Ü V in UL, da se zagotovi skladnost z obveznimi standardi, kot sta varnost in varstvo okolja.
2. Trendi v inteligenci in integraciji
V prihodnosti se bodo protiobratne diode razvijale v smeri inteligence in integracije. Na primer, z vdelavo temperaturnih senzorjev in komunikacijskih modulov lahko diode svoje delovno stanje v realnem-času naložijo v oblak, kar omogoča daljinsko spremljanje in diagnosticiranje napak. Hkrati lahko integrirana zasnova z napajalnimi napravami, kot so MOSFET-ji in IGBT-ji, dodatno zmanjša velikost opreme in zniža stroške sistema.
3. Preboji v novih materialih in postopkih
Z zrelostjo polprevodniških materialov tretje-generacije se pričakuje, da se bodo galijev nitrid (GaN) diode široko uporabljale na fotovoltaičnem področju. Njegov povratni čas obnovitve je mogoče skrajšati na manj kot 10 nanosekund, izguba preklapljanja pa je zmanjšana za 30 % v primerjavi z diodami SiC, kar zagotavlja ključno podporo za učinkovite fotovoltaične pretvornike.