Kif id-dijodi jwettqu kontroll tad-direzzjoni tas-sinjal fil-grilja tal-enerġija?

一, Il-bażi fiżika tal-konduttività unidirezzjonali tad-dijodi
L-istruttura tal-qalba ta 'dijodu hija junction PN, li tifforma reġjun ta' tnaqqis fil-junction ta 'semikonduttur tat-tip P-(rikk fit-toqob) u semikonduttur tat-tip N- (rikk fl-elettroni). Meta d-dijodu huwa preġudikat 'il quddiem (bit-terminal P konness mal-elettrodu pożittiv u t-terminal N konness mal-elettrodu negattiv), ir-reġjun tat-tnaqqis iddejjaq u t-trasportaturi jiċċirkolaw liberament, u jiffurmaw mogħdija ta' reżistenza baxxa; Meta jkun preġudikat b'lura, ir-reġjun tat-tnaqqis jitwessa ', li jippermetti li jgħaddi biss kurrent ta' tnixxija ta 'mikroampere, li jippreżenta stat ta' reżistenza għolja. Din il-karatteristika tagħmel diodes "valv elettroniku" naturali li jista 'jikkontrolla b'mod preċiż id-direzzjoni tal-kurrent.

Parametri ewlenin:

Waqgħa tal-vultaġġ 'il quddiem (VF): madwar 0.6-0.7V għal dajowds tas-silikon u baxxi daqs 0.15-0.4V għal dajowds Schottky.
Reverse Recovery Time (TRR): Dajowds ordinarji għandhom ħin ta 'rkupru ta' diversi mijiet ta 'nanosekondi, dajowds ta' rkupru veloċi jistgħu jitqassru għal għexieren ta 'nanosekondi, u dajowds Schottky għandhom ħin ta' rkupru kważi żero.
Reverse breakdown voltage (VRRM): Jiddetermina l-vultaġġ invers massimu li dajowd jista 'jiflaħ u huwa indikatur ewlieni għall-għażla fl-applikazzjonijiet tal-grilja tal-enerġija.
2, Xenarji ta 'applikazzjoni tipiċi tal-kontroll tad-direzzjoni tas-sinjal tal-grilja tal-enerġija
1. Sistema ta 'rettifikazzjoni u provvista ta' enerġija DC
Fil-link tat-trażmissjoni tal-kurrent dirett tal-grilja tal-enerġija, il-pontijiet tar-rettifikatur tad-dijodu (bħal pontijiet sħaħ bi tliet fażijiet) jikkonvertu kurrent alternanti f'kurrent dirett, u jipprovdu l-pedament għat-trasmissjoni ta 'kurrent dirett ta' vultaġġ għoli-(HVDC). Per eżempju, fi ± 800kV ultra-proġetti ta 'kurrent dirett ta' vultaġġ għoli, ir-rettifikaturi tad-dijodu jeħtieġ li jifilħu eluf ta 'amperes ta' kurrent u diversi megavolts ta 'vultaġġ, u l-karatteristiċi ta' rkupru b'lura tagħhom jaffettwaw direttament l-effiċjenza tas-sistema.

Strateġija ta' ottimizzazzjoni:

L-użu ta 'dijodi ta' rkupru mgħaġġel (FRD) jew dijodi tal-karbur tas-silikon (SiC) biex jitnaqqas it-telf ta 'rkupru b'lura.
Billi tuża t-teknoloġija tal-qsim tal-kurrent parallel biex tferrex il-kurrent u ttejjeb l-affidabbiltà tal-apparat.
2. Iżolament direzzjonali fl-integrazzjoni ta 'enerġija ġdida fil-grilja
F'inverters fotovoltajċi u konvertituri tal-enerġija mir-riħ, dajowds jintużaw biex jipprevjenu l-provvista ta 'enerġija inversa għall-grilja. Pereżempju, l-arrays fotovoltajċi huma konnessi ma 'inverters permezz ta' dajowds. Meta l-grilja tal-enerġija tfalli jew l-inverter jagħlaq, id-dijodi jimblokkaw awtomatikament il-kurrent invers, u jipproteġu t-tagħmir mill-ħsara.

Analiżi tal-każ:
Stazzjon ta 'enerġija fotovoltajka ta' 10MW tadotta disinn parallel modulari, b'kull fergħa fotovoltajka konnessa f'serje b'dijodi. Id-dejta tat-test attwali turi li meta l-vultaġġ tal-grilja jinżel għal 30%, id-dijodu jista 'malajr jimblokka l-kurrent b'lura, jiżgura vultaġġ tal-ġenb DC stabbli tal-inverter u jevita vultaġġ żejjed tat-tagħmir.

3. Protezzjoni tar-relay u iżolament tal-ħsarat
Fl-apparat ta 'protezzjoni tar-relay tal-grilja tal-enerġija, dajowds huma kkombinati ma' apparati bħal tiristori u IGBTs biex jiksbu qtugħ rapidu-tal-kurrenti tal-ħsara. Pereżempju, circuit breakers DC jutilizzaw il-karatteristika ta 'l-imblukkar tar-rivers tad-dijodi biex jiżolaw il-fergħa difettuża fil-każ ta' ħsara, u jipprevjenu t-tixrid tal-ħsara.

Rivoluzzjoni teknoloġika:
Circuit breaker DC ibbażat fuq SiC MOSFET u diode hybrid jista 'jaqta' eluf ta 'amperes ta' kurrent ta 'ħsara fi żmien 5ms, b'veloċità ta' rispons aktar minn 10 darbiet aktar mgħaġġla minn circuit breakers mekkaniċi tradizzjonali.

4. Modulazzjoni u Komunikazzjoni tas-Sinjal
Fil-komunikazzjoni tat-trasportatur tal-linja tal-enerġija (PLC), id-dijodi jintużaw għall-modulazzjoni u d-demodulazzjoni tas-sinjali. Pereżempju, bl-użu ta 'ċirkwit ta' skoperta tad-dijodu biex jiġi estratt-sinjali ta 'komunikazzjoni ta' frekwenza għolja, tista 'tinkiseb trażmissjoni f'-ħin reali tad-dejta tal-grilja tal-enerġija.

Eżempju ta' applikazzjoni:
Fil-kostruzzjoni tal-"Ubiquitous Power Internet of Things" tal-Grid tal-Istat, il-moduli PLC li jużaw teknoloġija ta 'skoperta dajowd jistgħu jiksbu trasmissjoni ta' data ta '1Mbps fuq linji ta' distribuzzjoni 10kV b'rata ta 'żball ta' inqas minn 10 ^ -6.

3, Sfidi u Strateġiji ta 'Ottimizzazzjoni fl-Applikazzjonijiet tal-Grid tal-Enerġija
1. Kwistjonijiet ta' affidabilità f'xenarji ta'-vultaġġ għoli u ta' kurrent għoli
Fi trasmissjoni ta 'kurrent dirett ta' vultaġġ ultra-għoli, dajowds jeħtieġ li jifilħu għexieren ta 'eluf ta' amperes ta 'kurrent u diversi megavolts ta' vultaġġ, u l-karatteristiċi ta 'rkupru invers tagħhom jistgħu jikkawżaw spikes tal-vultaġġ, li jwasslu għal ħsara fl-apparat.

Soluzzjoni:

Għażla ta 'apparat: Dajowds SiC huma preferuti peress li għandhom ħin ta' rkupru b'lura 90% iqsar u tnaqqis ta '50% fit-telf tal-konduzzjoni meta mqabbel ma' dajowds tas-silikon.
Disinn taċ-ċirkwit ta 'assorbiment: Iċ-ċirkwit tal-buffer RC parallel huwa konness fiż-żewġt itruf tad-dijodu biex irażżan l-ispikes tal-vultaġġ. Per eżempju, fi proġett DC ± 1100kV, il-vultaġġ massimu tnaqqset minn 2.1 darbiet il-valur nominali għal 1.3 darbiet billi ottimizzaw il-parametri RC.
2. Soppressjoni ta 'interferenza elettromanjetika (EMI).
L--oxxillazzjoni ta 'frekwenza għolja ġġenerata matul il-proċess ta' rkupru invers tad-dijodi tista 'tikkawża EMI u tinterferixxi mat-tagħmir tal-komunikazzjoni tal-grilja tal-enerġija.

Miżuri ta' ottimizzazzjoni:

Ottimizzazzjoni tat-tqassim: Tqassar it-tul tad-dijodus u tnaqqas l-inductance stray.
Disinn tal-filtru: Żid l-inductance tal-mod komuni u l-capacitor Y mat-terminal tal-ħruġ tad-dijodu biex irażżan il-ħsejjes ta 'frekwenza għolja-. L-ittestjar attwali juri li l-intensità ottimizzata tar-radjazzjoni EMI titnaqqas bi 15dB.
3. Ġestjoni tat-temperatura u l-ħajja
L-ambjent operattiv tat-tagħmir tal-grilja tal-enerġija huwa kumpless, u temperaturi għoljin jistgħu jikkawżaw żieda fit-temperatura tal-junction tad-dijodu u tixjiħ tal-komponenti tal-aċċeleratur.

Mogħdija Teknika:

Disinn termali: bl-użu ta 'sinkijiet tas-sħana u teknoloġija ta' tkessiħ likwidu biex tikkontrolla t-temperatura tal-junction taħt il-150 grad.
Tbassir tal-ħajja: Ibbażat fuq it-temperatura tal-junction u l-mudell tal-istress attwali, stabbilixxa algoritmu ta 'tbassir tal-ħajja tad-dijodu biex tinkiseb manutenzjoni preventiva.