Što je antireverzna dioda u sustavu solarne energije?

一, Osnovna funkcija diode protiv reverzibilnog kretanja: "sigurnosni ventil" za kontrolu jednosmjerne struje
1. Spriječite obrnuto pražnjenje baterije
Kada niz solarnih ćelija prestane proizvoditi električnu energiju u kišnim, noćnim ili lošim uvjetima, napon baterije može biti viši od napona niza baterija, uzrokujući da struja teče natrag u solarnu ploču. Protuobrnute diode spojene su u seriju u strujnom krugu, koristeći svoju jednosmjernu vodljivost samo kako bi omogućile protok struje od ploče baterije do baterije, blokirajući obrnuti tok. Na primjer, u neovisnom fotonaponskom sustavu, ako nisu instalirane antireverzne diode, baterija se može nastaviti prazniti kroz solarnu ploču, ne samo uzrokujući rasipanje energije, već i uzrokujući zagrijavanje ili čak izgaranje solarne ploče zbog strujnog preopterećenja, skraćujući vijek trajanja opreme.
2. Potisnite povratni tok struje između grana niza
U velikim fotonaponskim elektranama baterijski niz obično se sastoji od više paralelnih grana. Zbog razlika u intenzitetu osvjetljenja i performansama komponenti među različitim granama, izlazni napon možda neće biti dosljedan. Struja iz visoko-naponske grane može teći natrag u nisko-naponsku granu, uzrokujući smanjenje ukupnog izlaznog napona i čak pokrećući "efekt vruće točke" - komponente na koje utječe povratna struja mogu se oštetiti zbog lokalnog pregrijavanja. Antireverzne diode spojene su u seriju u svakoj grani kako bi se osiguralo da struja teče samo od kraja visokog napona prema kraju niskog napona, izbjegavajući međusobne smetnje između grana. Na primjer, fotonaponska elektrana od 10 MW povećala je učinkovitost sustava za 3% i godišnju proizvodnju električne energije za približno 300 000 kWh ugradnjom antireverznih dioda u svakoj grani.
3. Zaštita premosnice i sprječavanje toplinskog odlaska
Kada su komponente baterije zasjenjene ili neispravne, njihov izlazni napon može naglo pasti, postajući "opterećenje" u krugu. U ovom trenutku, premosne diode spojene paralelno na oba kraja komponente provode, kratko spajaju neispravnu komponentu i dopuštaju da struja nastavi teći oko komponente, izbjegavajući oštećenje drugih normalnih komponenti zbog prenapona. Na primjer, u fotonaponskim elektranama u pustinjskim područjima pokrivenost pijeskom i prašinom može uzrokovati smanjenje učinkovitosti proizvodnje električne energije nekih komponenti. Diode za premošćivanje mogu brzo izolirati neispravne komponente i spriječiti širenje toplinskog odlaska na cijeli niz.
2, Kriteriji odabira dioda protiv okretanja: umjetnost balansiranja performansi i cijene
1. Usklađivanje ključnih parametara
Maksimalna prednja struja (IF): Mora biti veća od maksimalne radne struje sustava. Na primjer, u fotonaponskom sustavu od 100 kW, ako je maksimalna radna struja 200 A, potrebno je odabrati diode s IF većim ili jednakim 250 A kako bi se rezervirala sigurnosna granica.
Obrnuti vršni napon (VRRM): Mora biti veći od maksimalnog obrnutog napona sustava. Na visokim-područjima, zbog jakog intenziteta sunčeve svjetlosti, napon otvorenog kruga solarne ploče može doseći preko 1000 V. U ovom trenutku potrebno je odabrati diode s VRRM većim ili jednakim 1200 V.
Pozitivan pad napona (VF): izravno utječe na učinkovitost sustava. VF tradicionalnih silicijskih ispravljačkih dioda je oko 0,7 V, dok VF Schottky dioda može biti samo 0,3 V. U velikim elektranama korištenje Schottky dioda može značajno smanjiti gubitke u liniji i povećati proizvodnju električne energije.
2. Optimizacija materijala i konstrukcije
Dioda za brzi oporavak (FRD): prikladna za visoko{0}}frekventne sklopne sklopove, njeno vrijeme obrnutog oporavka (trr) traje samo nekoliko desetaka nanosekundi, što može smanjiti gubitke pri prebacivanju. U fotonaponskim pretvaračima spojenim na mrežu, FRD može poboljšati učinkovitost pretvorbe na preko 98%.
Diode od silicijskog karbida (SiC): karakterizirane otpornošću na visoki napon, malim gubicima i otpornošću na visoke temperature. U pustinjskim okruženjima s visokom{1}}temperaturom, temperatura spoja SiC dioda može doseći 175 stupnjeva, što je 50% više od tradicionalnih silicijskih dioda i značajno produljuje vijek trajanja opreme.
Modularni dizajn: Integracija više dioda u isti paket može pojednostaviti raspored strujnog kruga i smanjiti parazitsku induktivnost. Na primjer, diodni modul MDK250A1600V koji je lansirao određeni brend ima 40% smanjenje volumena u usporedbi s diskretnim komponentama i 30% povećanje učinkovitosti instalacije.
3, Tipični scenarij primjene: Potpuna pokrivenost od kućanstva do industrijskog i komercijalnog sektora
1. Fotonaponski sustav za kućanstvo
U malim krovnim fotonaponskim sustavima, antireverzne diode obično su integrirane unutar fotonaponskog regulatora. Na primjer, određena marka kućnog regulatora od 5 kW koristi Schottky diode, čije niske VF karakteristike povećavaju učinkovitost sustava za 1,5% i povećavaju godišnju proizvodnju energije za oko 200 stupnjeva. U isto vrijeme, ugrađena-funkcija zaštite od prenapona regulatora može spriječiti kvar diode zbog visokog povratnog napona, produžujući jamstveni rok na 5 godina.
2. Industrijske i komercijalne fotonaponske elektrane
U velikim zemaljskim elektranama antireverzne diode naširoko se koriste u ključnoj opremi kao što su kombinirane kutije i pretvarači. Na primjer, fotonaponska elektrana od 20 MW koristi kombiniranu kutiju s integriranim diodnim modulima, koja ima razinu zaštite IP67 koja može izdržati oštra okruženja poput pijeska i slanog spreja, i ima 60% smanjenje stope kvarova u usporedbi s tradicionalnim dizajnom. Osim toga, praćenjem temperature diode u stvarnom-vremenu, sustav može dati rano upozorenje o potencijalnim kvarovima i izbjeći neplanirana gašenja.
3. Posebne primjene u okolišu
U ekstremno hladnim područjima (kao što je Arktički krug), niske temperature mogu uzrokovati porast VF diode, što utječe na učinkovitost sustava. Niskotemperaturna -Schottky dioda koju je razvila određena marka samo povećava VF za 0,05 V u -okruženju od 40 stupnjeva, osiguravajući stabilan rad sustava u ekstremnim uvjetima. U offshore fotonaponskim platformama, diodni moduli s antikorozivnim premazima mogu se oduprijeti koroziji morske vode i imaju životni vijek od preko 25 godina.
4, Industrijski standardi i budući trendovi: Tehnološka iteracija pokreće sigurnosne nadogradnje
1. Nacionalni standardi i zahtjevi za certifikaciju
Kineski "Kodeks dizajna za fotonaponske elektrane" (GB 50797-2012) jasno propisuje da nazivna struja antireverznih dioda ne smije biti manja od 1,25 puta najveća radna struja sustava, a nazivni napon ne smije biti manji od 1,5 puta najveći napon sustava. Osim toga, proizvod mora proći međunarodne certifikate kao što su T Ü V i UL kako bi se osigurala usklađenost s obveznim standardima kao što su sigurnost i zaštita okoliša.
2. Trendovi u inteligenciji i integraciji
U budućnosti će se antireverzne diode razvijati prema inteligenciji i integraciji. Na primjer, ugradnjom temperaturnih senzora i komunikacijskih modula, diode mogu prenijeti svoj radni status u stvarnom-vremenu u oblak, omogućujući daljinsko praćenje i dijagnozu kvarova. U isto vrijeme, integrirani dizajn s energetskim uređajima kao što su MOSFET i IGBT može dodatno smanjiti veličinu opreme i smanjiti troškove sustava.
3. Proboj u novim materijalima i procesima
Sa zrelošću treće-generacije poluvodičkih materijala, očekuje se da će diode galijevog nitrida (GaN) biti široko korištene u fotonaponskom polju. Njegovo vrijeme povratnog oporavka može se skratiti na manje od 10 nanosekundi, a gubitak sklopke je smanjen za 30% u usporedbi sa SiC diodama, pružajući ključnu podršku za učinkovite fotonaponske pretvarače.