Kif tuża dajowds biex tinkiseb trasmissjoni unidirezzjonali tal-enerġija fil-mikrogrids?

1, Il-bażi fiżika tal-konduttività unidirezzjonali tad-dijodi
L-istruttura tal-qalba ta 'dijodu hija junction PN, iffurmata mill-kombinazzjoni ta' semikonduttur tat-tip P-(b'konċentrazzjoni għolja ta 'toqba) u semikonduttur tat-tip N-(b'konċentrazzjoni għolja ta' elettroni). Fl-interface tal-junction PN, l-elettroni jinfirxu mir-reġjun N għar-reġjun P, u toqob jinfirxu mir-reġjun P għar-reġjun N, li jikkawżaw li r-reġjun P jiġi ċċarġjat b'mod negattiv ħdejn il-junction u r-reġjun N jiġi ċċarġjat b'mod pożittiv ħdejn il-junction, li jiffurmaw kamp elettriku intern (reġjun ta 'ċarġ tal-ispazju). Dan il-kamp elettriku għandu żewġ karatteristiċi ewlenin:

Konduzzjoni pożittiva: Meta r-reġjun P ikun imqabbad mal-arblu pożittiv tal-provvista tal-enerġija u r-reġjun N ikun imqabbad mal-arblu negattiv, il-kamp elettriku estern idgħajjef il-{0}}mibni fil-kamp elettriku, ir-reġjun tal-ħlas tal-ispazju jonqos, u ħafna trasportaturi (elettroni u toqob) jistgħu jaqsmu r-reġjun tal-junction biex jiffurmaw kurrent, li jirriżulta fi stat ta 'reżistenza baxxa tad-dijowd.
Reverse cutoff: Meta r-reġjun P ikun imqabbad ma 'l-elettrodu negattiv u r-reġjun N huwa konness ma' l-elettrodu pożittiv, il-kamp elettriku estern itejjeb il-{0}}mibni fil-kamp elettriku, ir-reġjun ta 'ċarġ spazjali jitwessa', ħafna trasportaturi ta 'ċarġ huma mblukkati, u ftit trasportaturi ta' ċarġ biss jiffurmaw kurrent invers żgħir (kurrent ta 'tnixxija), li jirriżulta fi stat ta' reżistenza għolja tad-dijodu.
Din il-karatteristika tagħmel diodes komponent ideali għall-kisba ta 'fluss ta' enerġija unidirezzjonali. Meta tieħu dajowds tas-silikon bħala eżempju, il-waqgħa tal-vultaġġ tal-konduzzjoni 'l quddiem tagħhom hija madwar 0.6-0.7V, u l-vultaġġ ta' tqassim b'lura tagħhom jista 'jilħaq diversi mijiet ta' volt, li jistgħu jissodisfaw ir-rekwiżiti ta 'iżolament ta' DC ta 'vultaġġ baxx (bħal 48V) għal DC ta' vultaġġ medju (bħal 400V) f'mikrogrids.

2, Ir-rekwiżit ewlieni għat-trażmissjoni unidirezzjonali tal-enerġija fil-mikrogrids
Il-fluss tal-enerġija tal-mikrogrids għandu l-karatteristiċi ta' sorsi multi-, bidirezzjonali, u dinamiku, u l-ġestjoni tal-enerġija tiegħu teħtieġ tindirizza tliet kwistjonijiet ewlenin:

Iżolament bejn sorsi ta 'enerġija: biex jipprevjeni sorsi ta' enerġija differenti (bħal fotovoltajċi, ħażna ta 'enerġija, ġeneraturi tad-diżil) milli jaffettwaw lil xulxin minħabba varjazzjonijiet fil-vultaġġ jew ħsarat.
Kontroll tal-feedback tal-enerġija: Biex tevita li l-enerġija tiċċirkola lura fil-grilja dgħajfa u tikkawża żieda fil-vultaġġ waqt l-ibbrejkjar tal-mutur jew ġenerazzjoni żejda fotovoltajka.
Iżolament ta 'ħsara malajr: Meta provvista ta' enerġija jew tagħbija tesperjenza ċirkwit qasir, il-mogħdija tal-ħsara tinqata 'biex tevita li t-tort jinfirex.
Is-soluzzjonijiet tradizzjonali jiddependu fuq kuntatturi jew circuit breakers, iżda jbatu minn ħinijiet ta 'rispons bil-mod (f'millisekondi), xedd mekkaniku, u kwistjonijiet oħra. Id-dijodu, bil-veloċità ta 'rispons nanosekondi tiegħu u l-ebda karatteristiċi ta' kuntatt mekkaniku, sar komponent ewlieni għall-kisba ta 'iżolament tal-enerġija veloċi u affidabbli.

3, Xenarji ta 'applikazzjoni tipiċi ta' dajowds f'mikrogrids
(1) Trażmissjoni unidirezzjonali ta 'enerġija DC bus
Fil-mikrogrids DC, diodes huma komunement użati biex jinbnew rabtiet konduttivi unidirezzjonali, li jippermettu kontroll tal-fluss tal-enerġija bejn busbars ta 'livelli ta' vultaġġ differenti. Per eżempju:

Sistema ta 'ħażna ta' enerġija fotovoltajka: Il-firxa fotovoltajka tipprovdi enerġija lix-xarabank 48V DC permezz ta 'diodes, u l-batterija tal-ħażna tal-enerġija hija konnessa mal-istess xarabank permezz ta' konvertitur DC/DC. Meta l-qawwa tal-ħruġ fotovoltajka taqbeż id-domanda tat-tagħbija, id-dijodu jipprevjeni l-enerġija milli tiċċirkola lura fil-pannell fotovoltajku, u tevita ħsara lill-pannell minħabba tisħin bias invers; Sadanittant, is-sistema tal-ħażna tal-enerġija tassorbi l-enerġija żejda permezz ta 'konvertituri DC/DC bidirezzjonali.
Konnessjoni parallela ta 'sorsi ta' enerġija multipli: F'mikrogrid kumplimentari tal-ħażna tal-enerġija solari mir-riħ, sorsi ta 'enerġija differenti huma konnessi b'mod parallel max-xarabank DC permezz ta' dajowds. Meta provvista ta 'enerġija tintefa minħabba ħsara, id-dijodu awtomatikament jaqta' l-konnessjoni tiegħu max-xarabank biex jipprevjeni li l-vultaġġ tal-ħsara ma jaffettwax sorsi oħra ta 'enerġija.
(2) Soppressjoni tal-feedback tal-enerġija fuq in-naħa tal-komunikazzjoni
Fil-mikrogrid tal-komunikazzjoni, il-kombinazzjoni ta 'dijodi b'tiristori jew IGBTs tista' tibni ċirkwiti ta 'soppressjoni ta' feedback tal-enerġija. Per eżempju:

Sistema ta 'sewqan bil-mutur: Meta l-mutur ikun fl-istat tal-ibbrejkjar, l-enerġija riġenerata tiġi mitmugħa lura lejn ix-xarabank DC permezz ta' dajowds paralleli inversi. Jekk il-vultaġġ tax-xarabank huwa għoli wisq, id-dijodu huwa konness f'serje mar-reżistenza tal-ibbrejkjar biex jikkonverti l-enerġija żejda f'konsum ta 'enerġija termali, u jipprevjeni vultaġġ żejjed tax-xarabank DC.
Konnessjoni tal-grilja ta 'ġenerazzjoni distribwita: Fit-tarf tal-ħruġ tal-inverter, dajowds jistgħu jipprevjenu l-enerġija milli tiċċirkola lura fil-inverter fil-każ ta' ħsarat fil-grilja (bħal żidiet fil-vultaġġ), jipproteġu l-apparat tal-enerġija minn ħsara ta 'kurrent żejjed.
(3) iżolament u protezzjoni malajr ta 'ħsara
Diodes għandhom vantaġġi uniċi fil-protezzjoni tal-ħsarat tal-mikrogrid. Per eżempju:

Protezzjoni ta 'ċirkwit qasir-DC: F'mikrogrid DC, jekk iseħħ ċirkwit qasir f'fergħa, il-kurrent ta' ċirkwit-short se jifforma ċirkwit ta 'impedenza baxxa permezz ta' dajodu. F'dan iż-żmien, il-fjus veloċi jew circuit breaker jistgħu jiskopru s-sinjal ta 'kurrent żejjed u jaqta' l-fergħa difettuża, filwaqt li d-dijodu jista 'jipprevjeni li l-kurrent ta' ċirkwit qasir -jiċċirkola lura għal fergħat oħra b'saħħithom.
Iżolament tal-ħsara tal-ert: Fis-sistemi tal-ert tal-IT, dajowds jistgħu jintużaw biex jinbnew ċirkwiti ta 'monitoraġġ tal-insulazzjoni. Meta sseħħ ħsara ta 'l-ert f'ċerta fażi, id-dijodu jmexxi biex jifforma kurrent żgħir, u l-apparat ta' monitoraġġ jillokalizza l-punt tal-ħsara billi jiskopri dan il-kurrent. Fl-istess ħin, id-dijodu jillimita l-amplitudni tal-kurrent tal-ħsara biex jipprevjeni ħsara fit-tagħmir.
4, Punti tekniċi ewlenin fil-prattika tal-inġinerija
(1) Għażla tad-dijodu u tqabbil tal-parametri
Fl-applikazzjonijiet tal-mikrogrid, l-għażla tad-dijodi għandha tqis il-parametri li ġejjin:

Vultaġġ nominali: Għandu jkun akbar mill-vultaġġ operattiv massimu tas-sistema u jħalli marġni ta '20% -50%. Pereżempju, f'xarabank DC 400V, għandhom jintgħażlu diodes b'vultaġġ ta 'reżistenza ta' 600V jew ogħla.
Kurrent nominali: Jeħtieġ li jintgħażel abbażi tal-kurrent massimu tat-tagħbija u l-kapaċità ta 'tagħbija żejda. Pereżempju, f'sistema fotovoltajka, il-kurrent nominali tad-dijodu għandu jkun akbar mill-kurrent ta' ċirkwit qasir-tal-firxa fotovoltajka.
Ħin ta' rkupru b'lura: F'applikazzjonijiet ta' swiċċjar ta'-frekwenza għolja (bħal modulazzjoni PWM), diodes ta' rkupru veloċi b'ħin qasir ta' rkupru b'lura (<50ns) should be selected to reduce switching losses.
Reżistenza termali u dissipazzjoni tas-sħana: It-temperatura tal-junction tad-dijodu għandha tkun ikkontrollata taħt il-150 grad, u l-metodu xieraq ta 'dissipazzjoni tas-sħana (bħal tkessiħ naturali, tkessiħ bl-arja, jew tkessiħ likwidu) għandu jintgħażel skont il-konsum tal-enerġija.
(2) L-ottimizzazzjoni tat-topoloġija tas-sistema
L-istruttura tat-topoloġija tad-dijodi fil-mikrogrids jeħtieġ li tkun iddisinjata skont rekwiżiti speċifiċi. Per eżempju:

Dajowd tas-serje: użat biex itejjeb il-livell ta 'vultaġġ li jiflaħ, iżda għandha tingħata attenzjoni lill-ekwalizzazzjoni tal-vultaġġ biex tevita t-tkissir ta' vultaġġ żejjed ta 'dijodu minħabba distribuzzjoni irregolari tal-vultaġġ.
Dajowd parallel: użat biex itejjeb il-kapaċità tal-ġarr tal-kurrent, iżda għandha tingħata attenzjoni lill-qsim tal-kurrent biex jipprevjeni sħana żejda u ħsara ta 'dijodu minħabba distribuzzjoni irregolari tal-kurrent.
Topoloġija ibrida tad-dijodu MOSFET/IGBT: F'xenarji fejn huwa meħtieġ fluss ta 'enerġija bidirezzjonali, tista' tintuża topoloġija ibrida ta 'dijodu u MOSFET/IGBT. Pereżempju, f'konvertituri DC/DC bidirezzjonali, dajowds jintużaw għal konduzzjoni unidirezzjonali u MOSFETs jintużaw għal konduzzjoni inversa, u jiksbu kontroll tal-fluss bidirezzjonali tal-enerġija.
(3) Strateġija ta' kontroll kollaborattiva
Il-ġestjoni tal-enerġija tad-dijodi fil-mikrogrids jeħtieġ li tiġi kkoordinata ma 'strateġiji ta' kontroll. Per eżempju:

Algoritmu tal-ġestjoni tal-enerġija bbażat fuq dajowds: Billi jimmonitorja l-vultaġġ DC bus u l-qawwa tal-ħruġ ta 'diversi sorsi ta' enerġija, jaġġusta b'mod dinamiku l-istat tal-konduzzjoni tad-dijodi biex tinkiseb allokazzjoni ottimali tal-enerġija.
Strateġija ta 'protezzjoni tal-ħsarat: Iddisinja algoritmi ta' sejbien u iżolament ta 'ħsara mgħaġġla u affidabbli bbażati fuq il-karatteristiċi tal-konduzzjoni tad-dijodi. Pereżempju, meta jinstab kurrent anormali f'ċerta fergħa, id-dijodu ta 'dik il-fergħa jinqata' immedjatament biex jipprevjeni li t-tort jinfirex.
5, Studju ta 'każ: Applikazzjoni ta' dajowds f'mikrogrids tal-gżejjer
Il-proġett tal-mikrogrid fuq ċerta gżira jadotta arkitettura DC bus, li jintegra fotovoltajka, ħażna ta 'enerġija, ġeneraturi tad-diżil, u tagħbijiet. Il-pjan ta' ġestjoni tal-enerġija huwa kif ġej:

Sistema fotovoltajka: Il-firxa fotovoltajka tipprovdi enerġija lix-xarabank 48V DC permezz ta 'diodes, li jipprevjenu l-enerġija milli tiċċirkola lura fil-pannell fotovoltajku bil-lejl jew waqt ħsarat.
Sistema tal-ħażna tal-enerġija: Il-batteriji tal-litju huma konnessi max-xarabank permezz ta 'konvertitur DC/DC bidirezzjonali biex jinkiseb kontroll tal-iċċarġjar u l-ħatt tal-enerġija.
Ġeneratur tad-diżil: Bħala sors ta 'enerġija backup, huwa mqabbad mal-busbar permezz ta' dajowds biex jipprevjeni l-backflow tal-enerġija mill-busbar meta l-ġeneratur jingħalaq.
Ġestjoni tat-tagħbija: It-tagħbijiet DC huma konnessi direttament max-xarabank, filwaqt li t-tagħbijiet AC huma konnessi permezz ta 'inverter. It-terminal tal-ħruġ tal-inverter huwa mgħammar b'diodes biex jipprevjeni li l-enerġija terġa 'tiċċirkola fil-inverter f'każ ta' ħsarat fil-grilja.
Din l-iskema tikseb iżolament sikur u fluss ta 'enerġija unidirezzjonali bejn fotovoltajċi, ħażna ta' enerġija, u ġeneraturi tad-diżil permezz ta 'dijodes, ittejjeb l-effiċjenza tas-sistema għal 92% u tqassar il-ħin tar-rispons tal-ħsarat għal 10 μ s.