Koje su primjene dioda u sustavima inteligentnih prekidača?

一, Tehnički princip: osnovne karakteristike dioda podržavaju inteligentnu kontrolu
1. Jednosmjerna vodljivost gradi sigurnu granicu
Karakteristike prednjeg vodljenja i obrnutog prekida dioda čine ih prirodnom barijerom za izolaciju struja kvara u inteligentnim sustavima prekidača. Na primjer, u sustavu istosmjerne distribucije, kada dođe do kratkog spoja na strani opterećenja, dioda spojena paralelno s izlazom prekidača strujnog kruga može se brzo preokrenuti i prekinuti, sprječavajući struju kvara da teče natrag na stranu napajanja i izbjegava oštećenje opreme više-razine. Određeni inteligentni prekidač od 10 kV uspješno je skratio vrijeme izolacije kratkog{4}}spoja na manje od 50 μs usporednim 10 1N4007 diodama na kraju napajanja, što je 80% više od tradicionalnih mehaničkih prekidača.

2. Značajka brzog oporavka optimizira učinkovitost prekidača
Diode od silicij-karbida (SiC) idealan su izbor za visoko{0}}scenarije prebacivanja zbog svojeg reverznog vremena oporavka na razini ns. U polu{2}}sklopkom modulu inteligentnih prekidača, SiC diode i IGBT/MOSFET-ovi čine hibridni energetski uređaj koji može postići brzinu prekidanja od μ s. Eksperimentalni podaci pokazuju da upotreba C3D06060A SiC diode u pretvaraču od 50 kW smanjuje gubitke pri prebacivanju za 62% u usporedbi s uređajima temeljenim na siliciju-i poboljšava učinkovitost sustava na 97,2%.

3. Precizna zaštita postignuta kroz nelinearne voltamperske karakteristike
Diode za potiskivanje prijelaznog napona (TVS) mogu smanjiti prenapon na sigurnu razinu u ns vremenu kroz učinak lavinskog proboja. U modulu za zaštitu od prenapona inteligentnog prekidača strujnog kruga, TVS dioda radi u sprezi s cijevi za odvod plina kako bi formirala tro-zaštitni sustav: prvi stupanj TVS apsorbira 90% prijelazne energije, drugi stupanj odvodne cijevi za plin prazni preostalu energiju, a varistor trećeg stupnja pruža stalnu zaštitu. Nakon primjene ovog rješenja u podatkovnom centru, stopa kvarova opreme uzrokovanih udarima groma smanjila se za 92%.

2, Tipični scenariji primjene: od osnovne zaštite do inteligentnog odlučivanja-
1. Prekostrujna zaštita i lociranje kvara
U trenutnom stupnju uzorkovanja inteligentnog prekidača, ispravljački most sastavljen od dioda pretvara AC signal u DC za FFT analizu pomoću mikroprocesora. Na primjer, određeni tip inteligentnog prekidača koristi GBJ801 premosni skup za postizanje tro-faznog ispravljanja struje. U kombinaciji s valićnim algoritmom, može točno identificirati mala preopterećenja od 0,1 In (nazivna struja), što je 10 puta osjetljivije od tradicionalnih toplinskih okidača. U međuvremenu, analizom vremena provođenja diode, sustav može locirati fazu greške i skratiti vrijeme lokacije greške od minuta do milisekundi.

2. Optimizacija elektromagnetske kompatibilnosti (EMC).
Upravljački krug u pametnim prekidačima osjetljiv je na elektromagnetske smetnje (EMI) uzrokovane sklopkama. RC apsorpcijski krug sastavljen od dioda i kondenzatora može učinkovito potisnuti skokove napona. Na primjer, kada je IGBT isključen, paralelni Rsnap off (10 Ω) i Cj (100nF) mogu smanjiti di/dt s 500A/μs na 50A/μs, smanjujući intenzitet EMI zračenja za 20dB. Nakon primjene ove sheme na određeni fotonaponski pretvarač, prolaznost standardnog testa IEC 61000-4-5 porasla je sa 65% na 98%.

3. Dvosmjerna kontrola protoka snage
U inteligentnoj gomili za punjenje s funkcijom V2G, niz dioda ostvaruje dvosmjernu kontrolu protoka energije između električne mreže i baterije. U načinu punjenja, dioda na strani fotonapona/mreže vodi za punjenje baterije; U načinu pražnjenja, dioda na strani baterije provodi i daje struju u mrežu. Gomila za punjenje od 10kW koja koristi SiC diode ima fluktuaciju napona manju od 1% tijekom preklapanja pražnjenja punjenja, što je tri puta stabilnije od uređaja temeljenih na siliciju-.

4. Praćenje stanja i samodijagnostika
Inteligentni prekidači postižu upravljanje ispravnošću opreme praćenjem temperature spoja dioda. Na primjer, ugradnja dioda osjetljivih na temperaturu (TSD) u module napajanja rezultira linearnim odnosom između pada napona prema naprijed i temperature spoja (Δ Vf/Δ T ≈ -2mV/ stupanj). Određeni inteligentni prekidač od 500 kV produžio je planirani ciklus održavanja s 3 godine na 5 godina prikupljanjem TSD podataka u stvarnom vremenu i kombiniranjem s LSTM neuronskom mrežom za predviđanje životnog vijeka uređaja, smanjujući troškove rada i održavanja za 40%.

3, Inovativni smjer razvoja: Integracija novih materijala i inteligencije
1. Popularizacija širokopojasnih poluvodičkih elemenata
SiC diode prodiru iz polja visokog napona u scenarije srednjeg i niskog napona. Nakon usvajanja SiC Schottky dioda u 48V DC distribucijskom sustavu, gubitak vodljivosti smanjio se s 3,5 W na 0,8 W, a učinkovitost sustava porasla je za 1,2 postotna boda. Očekuje se da će do 2026. tržišni udio SiC dioda u pametnim prekidačima premašiti 30%.

2. Integracija modula inteligentne diode
Integrirajte diode sa senzorima i pogonskim krugovima kako biste formirali Inteligentni energetski modul (IPM). Na primjer, CoolSiC koji je pokrenuo Infineon ™ MOSFET modul, s ugrađenim-senzorima temperature i struje, može izravno komunicirati s mikroprocesorom preko SPI sučelja kako bi se postiglo praćenje statusa u stvarnom-vremenu i prilagodljivo podešavanje zaštitnih parametara.

3. Primjena tehnologije digitalnih blizanaca
Uspostavom digitalnog modela blizanaca parametara diode mogu se predvidjeti performanse uređaja u ekstremnim uvjetima rada. Model diodnog termoelektričnog spajanja koji je razvila određena istraživačka institucija, u kombinaciji s algoritmima strojnog učenja, može upozoriti na rizik od prekoračenja temperature spoja 72 sata unaprijed, sa stopom točnosti od 95%.