Kif id-dijodi jaqilbu l-fluss tal-enerġija fis-sistemi tal-inverter tal-enerġija ibrida?

一, Prinċipju tekniku: Konduzzjoni unidirezzjonali u karatteristiċi ta 'rkupru veloċi tad-dijodi
1. Karatteristika ta' konduttività unidirezzjonali: kostruzzjoni ta' "valv ta' direzzjoni waħda" għall-fluss tal-enerġija
Il-karatteristika fiżika tal-qalba ta 'dijodu hija konduttività unidirezzjonali, li tippermetti biss li l-kurrent jgħaddi mill-anodu (A) għall-katodu (K), u juri impedenza għolja meta maqlub. F'sistemi ta 'inverter tal-enerġija ibrida, din il-karatteristika tintuża biex tiżola sorsi ta' enerġija differenti u tevita l-fluss lura tal-enerġija. Per eżempju:

Xenarju konness tal-grilja fotovoltajka: Meta l-vultaġġ tal-ħruġ tal-pannell fotovoltajku huwa ogħla mill-vultaġġ tal-grilja, id-dijodu jmexxi u jdaħħal l-enerġija elettrika fil-grilja; Jekk il-vultaġġ tal-grilja tal-enerġija jogħla b'mod anormali (bħal vultaġġ żejjed), id-dijodu jreġġa 'lura u jinqata' biex jevita ħsara lis-sistema fotovoltajka.
Iċċarġjar u ħatt tas-sistema tal-ħażna tal-enerġija: Waqt l-iċċarġjar tal-batterija, dajowds jiżguraw li l-kurrent jiċċirkola biss mill-grilja jew sistema fotovoltajka għall-batterija; Matul l-iskarigu, il-karatteristika ta 'qtugħ b'lura tista' tipprevjeni l-enerġija tal-batterija milli tiċċirkola lura għal tagħbijiet mhux fil-mira.
2. Karatteristika ta 'rkupru malajr: ċavetta biex jitnaqqas it-telf tal-iswiċċ
F'sistemi ta'-inverter ta' frekwenza għolja, id-dijodi jeħtieġ li ta' spiss jaqilbu bejn l-istati tal-konduzzjoni u dawk ta' qtugħ. Il-ħin ta 'rkupru invers (TRR) huwa parametru ewlieni għall-kejl tal-prestazzjoni tiegħu, li jirreferi għall-ħin meħtieġ biex iċ-ċarġ maħżun jiġi rilaxxat meta d-dijodu jgħaddi minn stat konduttur għal stat ta' qtugħ. It-TRR tad-dijodi tas-silikon tradizzjonali huwa ġeneralment diversi mijiet ta 'nanosekondi, filwaqt li diodes ta' rkupru veloċi jistgħu jitqassru għal għexieren ta 'nanosekondi, u dijodi tal-karbur tas-silikon (SiC) huma eqreb għal ħin ta' rkupru żero.

Ottimizzazzjoni ta 'telf ta' swiċċjar ta 'frekwenza għolja-: Fil-modulazzjoni PWM ta' invertituri, jekk id-dijodu trr ikun twil wisq, jikkawża li t-transistor tal-iswiċċjar (bħal MOSFET/IGBT) jesperjenza spikes ta 'kurrent ta' rkupru b'lura meta jmexxi, u jżid it-telf. Pereżempju, meta inverter ta '50kW juża diodes tas-silikon tradizzjonali, it-telf tal-bidla jammonta għal 15%; Wara li ssostitwixxa b'dijodi SiC, it-telf naqas għal 5% u l-effiċjenza żdiedet bi 2.3%.
Teknoloġija ta 'rettifika sinkronika: F'xenarji ta' vultaġġ baxx u kurrent għoli (bħal 48V DC bus), dajowds Schottky isiru l-għażla preferuta għal ċirkwiti ta 'rettifika sinkroniċi minħabba l-waqgħa ta' vultaġġ 'il quddiem ultra-tagħhom (0.15-0.45V) u l-karatteristiċi ta 'rkupru veloċi, li jistgħu jnaqqsu t-telf tal-konduzzjoni b'40% -60%.
2, Xenarju ta 'applikazzjoni: Implimentazzjoni tipika ta' swiċċjar b'ħafna enerġija
1. grilja ta ' ħażna ta ' enerġija fotovoltajka tliet sors kontroll koordinat
Fis-sistema integrata tal-ħażna tad-dawl, id-dijodi jintużaw flimkien biex jiksbu swiċċjar flessibbli ta 'sorsi ta' enerġija multipli

Stadju ta 'rettifika ta' l-input: Id-DC fotovoltajku huwa rettifikat b'dijodu ta 'rkupru mgħaġġel u konness b'mod parallel mal-ħruġ tal-batterija tal-ħażna tal-enerġija max-xarabank DC. Id-dijodu jiżola l-fotovoltajka u l-batterija, u jipprevjeni l-batterija milli tiċċarġja lura lill-pannell fotovoltajku bil-lejl.
Stadju tal-inverter tal-ħruġ: ix-xarabank DC tiġi kkonvertita f'enerġija AC permezz ta 'pont inverter, u diodes ta' freewheeling paralleli (bħal dajowds ta 'rkupru ultraveloċi) jipprovdu mogħdija ta' freewheeling meta t-transistor tal-iswiċċjar jintefa, u jevita spikes tal-vultaġġ ikkawżati minn bidliet f'daqqa fl-enerġija tal-inductance.
Grid konnessi/mitfi tal-grid switching: Meta l-grilja ta 'l-enerġija tfalli, is-swiċċ statiku jiżola l-grilja ta' l-enerġija permezz ta 'dijodes, u s-sistema taqleb għall-modalità off grid; Wara r-restawr tal-provvista tal-enerġija, l-algoritmu ta 'sinkronizzazzjoni jaġġusta l-fażi tal-ħruġ tal-inverter biex jagħmel il-kondotta tad-dijodu bil-maqlub, u jikseb konnessjoni tal-grilja mingħajr saldatura.
2. Fluss ta 'enerġija bidirezzjonali ta' stazzjonijiet tal-iċċarġjar tal-vetturi elettriċi
Fit-teknoloġija V2G (Vehicle to Grid), dajowds jappoġġjaw l-iskambju bidirezzjonali tal-enerġija bejn il-batterija u l-grilja:

Modalità ta 'ċċarġjar: L-enerġija AC mill-grilja tiġi kkonvertita f'enerġija DC permezz ta' dajowds ta 'rettifikatur biex iċċarġjaw il-batterija. F'dan il-punt, id-dijodu jipprevjeni l-enerġija tal-batterija milli tiċċirkola lura fil-grilja.
Mod ta 'skarika: Il-kurrent dirett tal-batterija huwa kkonvertit f'kurrent alternanti permezz ta' dajowd tal-inverter u mdaħħal fil-grilja tal-enerġija. Dajowds tal-karbur tas-silikon, bil-karatteristiċi TRR baxxi tagħhom, jistgħu jnaqqsu t-telf tal-iswiċċjar b'aktar minn 30% u jtejbu l-effiċjenza tal-iskarigu.
Kontroll bidirezzjonali DC/DC: Iċ-ċirkwit BUCK-BOOST jaqleb bejn l-iċċarġjar u l-ħatt billi jikkontrolla d-direzzjoni tal-kurrent tal-induttur bejn il-batterija u x-xarabank DC. Id-dijodu jiżola l-fluss tal-enerġija bidirezzjonali matul dan il-proċess, u jiżgura li l-enerġija tiġi trażmessa b'mod unidirezzjonali lejn it-tarf fil-mira.
3, Strateġija tal-Għażla: L-Arti tal-Ibbilanċjar tal-Effiċjenza u l-Ispejjeż
1. Issortjar ta 'prijorità tal-parametri
High frequency scenario: trr>Vf>PIV>spiża. Pereżempju, f'inverters bi frekwenzi ta 'swiċċjar 'il fuq minn 100kHz, dijodi tal-karbur tas-silikon huma l-unika għażla.
Low voltage and high current scenarios: Vf>cost>trr>PIV. F'sistema ta '48V DC, dajowds Schottky jistgħu jnaqqsu b'mod sinifikanti t-telf tal-konduzzjoni.
High reliability scenario: temperature stability>PIV>trr>Vf. L-invertituri tal-vetturi elettriċi għandhom jipprijoritizzaw l-għażla tad-dijodi b'koeffiċjent negattiv tat-temperatura (Vf jonqos maż-żieda fit-temperatura), bħal apparat SiC.
2. Imballaġġ u disinn ta 'dissipazzjoni tas-sħana
Xenarju ta 'enerġija baxxa: Ipprijoritizza l-ippakkjar SMA/SMB (bħal SS14 Schottky diode) biex tiffranka l-ispazju tal-PCB.
Xenarju ta 'qawwa għolja: bl-użu ta' ippakkjar TO-220 jew TO-247, flimkien ma 'sinkijiet tas-sħana jew sistemi ta' tkessiħ likwidu. Pereżempju, inverter fotovoltajku ta '100kW juża diodes SiC ippakkjati f'TO-247, b'temperatura tal-junction kkontrollata f'125 grad.
3. Ibbilanċjar tal-ispiża u l-prestazzjoni
Xenarju b'baġit limitat: Fil-inverter tal-frekwenza tal-enerġija, jistgħu jintgħażlu dijodi tas-silikon tas-serje 1N4007 (jiswa madwar 0.1 wan/unità), iżda t-telf ta 'effiċjenza huwa ta' madwar 1%.
Xenarju ta 'prestazzjoni għolja: Għalkemm l-ispiża tad-dijodi tal-karbur tas-silikon hija għolja (madwar 5 wan / unità), jistgħu jtejbu l-effiċjenza b'aktar minn 2% u jistgħu jintużaw għal żmien twil biex jirkupraw l-ispejjeż. Pereżempju, wara li adotta apparati SiC fi stazzjon tal-enerġija fotovoltajka ta '1MW, il-ġenerazzjoni tal-enerġija annwali żdiedet b'210000 kWh, u l-perjodu ta' ħlas lura tal-investiment kien biss ta '1.8 snin.
4, Każ prattiku: Qabża ta 'effiċjenza ta' invertituri fotovoltajċi
Inverter fotovoltajku ta '5kW oriġinarjament uża diodes tas-silikon 1N4007, b'effiċjenza mkejla ta' 95.3%. Permezz tal-ottimizzazzjonijiet li ġejjin:

Rettifika tad-dħul: mibdula b'munzell tal-pont tal-enerġija GBJ801 (Vf=1.1V, trr=500ns), l-effiċjenza żdiedet għal 95.8%.
Output freewheeling: Bl-użu ta 'MUR860 diode ta' rkupru ultra veloċi (trr=35ns), l-effiċjenza hija mtejba għal 96.5%.
DC-DC boost: L-introduzzjoni tad-dijodu tal-karbur tas-silikon C3D06060A (trr=10ns), l-effiċjenza fl-aħħar mill-aħħar tilħaq 97.2%.
Analiżi ekonomika: Wara l-ottimizzazzjoni, il-ġenerazzjoni annwali tal-enerġija żdiedet b'4.2%. Ikkalkulat bi prezz ta '0.5 wan għal kull kilowatt siegħa, id-dħul annwali żdied b'1050 wan; L-ispiża tat-tagħmir żdiedet bi 800 wan, u l-perjodu ta 'ħlas lura tal-investiment huwa biss 0.8 snin.