X'inhu l-impatt tat-tqassim tad-dijodu fuq l-inverter?

一, Tipi u mekkaniżmi fiżiċi ta 'tqassim tad-dijodu
It-tqassim tad-dijodu jista 'jinqasam f'żewġ tipi: tqassim elettriku u tqassim termali, u l-mekkaniżmi fiżiċi tagħhom huma relatati mill-qrib mal-proprjetajiet tal-materjal, il-konċentrazzjoni tad-doping, it-temperatura u fatturi oħra.

1. Tkissir elettriku: proċess fiżiku riversibbli
Tkissir elettriku jinkludi żewġ mekkaniżmi: tqassim Zener u tqassim valanga

Tkissir ta 'Zener: iseħħ f'junctions PN drogati ħafna (bħal regolaturi tal-vultaġġ), fejn il-wisa' tas-saff tat-tnaqqis huwa estremament dejjaq (<1 μ m). Under the action of reverse voltage, a strong electric field directly pulls out the valence electrons in covalent bonds, forming electron hole pairs, resulting in a sharp increase in reverse current. Zener breakdown voltage is usually below 4V and has a negative temperature coefficient (breakdown voltage decreases with increasing temperature).
Avalanche breakdown: commonly seen in low doped PN junctions, with a wide depletion layer (>10 μ m). Vultaġġ reverse jaċċellera trasportaturi minoritarji, li jikkawżawhom jaħbtu mal-kannizzata u jiġġeneraw trasportaturi ġodda, li jiffurmaw reazzjoni katina valanga. Il-vultaġġ tat-tqassim tal-valanga huwa ġeneralment ogħla minn 6V u għandu koeffiċjent ta 'temperatura pożittiv (il-vultaġġ tat-tqassim jiżdied mat-temperatura).
Tkissir elettriku huwa essenzjalment proċess fiżiku riversibbli.

2. Tkissir termali: falliment katastrofiku irriversibbli
Meta l-kurrent invers ikompli jiżdied wara t-tqassim elettriku, jew meta jittieħdu miżuri ta 'kurrent infinit fiċ-ċirkwit, il-konsum tal-enerġija tal-junction PN jaqbeż il-valur tal-limitu, li jirriżulta f'żieda qawwija fit-temperatura tal-junction. F'dan il-punt, l-elettroni tal-valenza fil-bond kovalenti jiksbu biżżejjed enerġija biex jinkisru mir-restrizzjonijiet atomiċi, li jiffurmaw numru kbir ta 'pari ta' toqba ta 'elettroni ħielsa, jaggravaw aktar it-tkabbir kurrenti u jiffurmaw ċirku ta' feedback pożittiv. Eventwalment, il-junction PN idub minħabba sħana żejda, u tifforma short circuit permanenti, magħruf bħala tqassim termali. It-tqassim termali huwa irriversibbli, u d-dijodu jitlef kompletament il-funzjoni tiegħu.

2, Ħsara diretta tat-tqassim tad-dijodu lill-invertituri
Diodes fl-inverters jintużaw prinċipalment għar-rettifika, freewheeling, u kklampjar, u t-tqassim tagħhom jista 'jikkawża propagazzjoni ta' ħsara f'mogħdijiet differenti.

1. Tkissir tad-dijodu ta 'rettifika: short circuit tal-qawwa u splużjoni tal-kapaċitatur
F'inverters fotovoltajċi jew sorsi ta 'enerġija industrijali, il-pont tar-rettifikatur jikkonsisti f'6 dajodi (3 katodu komuni u 3 anodi komuni). Jekk dajowd wieħed jinqasam termalment biex jifforma ċirkwit qasir, jikkawża li l-poli pożittivi u negattivi tax-xarabank DC iwettqu direttament, li jwassal għal short circuit tal-enerġija. F'dan il-punt, il-kapaċitatur tal-filtrazzjoni jisħon malajr minħabba kurrent żejjed, u jikkawża li l-elettrolit jifvaporizza u jespandi, li jista 'jwassal għal splużjoni. Pereżempju, f'ċerta stazzjon tal-enerġija fotovoltajka, it-tqassim tad-dijodu tar-rettifikatur ikkawża li l-kapaċitatur tal-ġenb DC jisplodi, li jirriżulta fl-iskrappjar tal-modulu tal-inverter kollu u telf ekonomiku dirett ta 'aktar minn 100000 wan.
2. Tkissir tad-dijodu tal-morsa: Vultaġġ tax-xarabank barra mill-kontroll
F'inverters b'ħafna-livell, id-dijodi tal-morsa jintużaw biex jillimitaw il-varjazzjonijiet fil-vultaġġ DC bus. Jekk id-dijodu tal-ikklampjar jinqasam, il-vultaġġ tax-xarabank jista 'jaqbeż il-firxa tal-vultaġġ li jiflaħ IGBT, li jikkawża tkissir tal-katina. Pereżempju, konvertitur ta 'frekwenza ta' vultaġġ medju esperjenzat tqassim tad-dijodu tal-morsa, u kkawża li l-vultaġġ tal-bus DC jiżdied minn 600V għal 900V, li jirriżulta fi ħsara lit-12-il modulu IGBT kollha u ħin ta 'għeluq tas-sistema sa 72 siegħa.

3, Effetti tal-livell tas-sistema tat-tqassim tad-dijodu
1. Interferenza elettromanjetika (EMI) u distorsjoni tas-sinjal
Meta diode jinqasam, il-bidla mgħaġġla fil-kurrent ta 'ċirkwit qasir-jiġġenera interferenza elettromanjetika ta' frekwenza għolja-, li hija akkoppjata maċ-ċirkwit ta 'kontroll permezz ta' kapaċità parassitika u tikkawża distorsjoni tas-sinjal tas-sewqan IGBT. F'każ ta 'konvertitur ta' l-enerġija mir-riħ, l-interferenza EMI ikkawżata mit-tqassim tad-dijodu freewheeling irriżulta f'telf ta 'polz ta' 10 μ s tas-sinjal tas-sewqan IGBT, li wassal biex it-torque tal-mutur ivarja lil hinn minn 20% u wassal għal allarm ta 'vibrazzjoni mekkanika.
2. Operazzjoni ħażina taċ-ċirkwit tal-protezzjoni u paraliżi tas-sistema
L-invertituri moderni huma ġeneralment mgħammra b'funzjonijiet ta 'protezzjoni ta' kurrent żejjed, vultaġġ żejjed u temperatura żejda. Madankollu, it-tqassim tad-dijodu jista 'jwassal għal ġudizzju ħażin taċ-ċirkwit ta' protezzjoni:
Operazzjoni ħażina ta 'protezzjoni ta' kurrent żejjed: Kurrent ta 'ċirkwit qasir jista' jiġi żbaljat għal bidla f'daqqa fit-tagħbija, li tiskatta l-protezzjoni li tillimita l-kurrent u tikkawża operazzjoni ta 'derating tas-sistema;
Nuqqas ta 'protezzjoni ta' vultaġġ żejjed: Jekk id-dijodu tal-morsa jinqasam, il-punt ta 'monitoraġġ tal-vultaġġ tal-linja jonqos, u l-protezzjoni ta' vultaġġ żejjed ma tistax tiġi attivata;
Dewmien għall-protezzjoni ta 'temperatura żejda: It-temperatura fil-punt tat-tkissir tad-dijodu tista' tkun ogħla mit-temperatura fil-punt tal-monitoraġġ tas-sensorju, u tikkawża dewmien biex tiskatta l-protezzjoni tat-temperatura żejda.
F'każ ta 'inverter ta' trazzjoni f'ċertu transitu ferrovjarju, it-tqassim tad-dijodu tar-rettifikatur ikkawża tħaddim ħażin ta 'protezzjoni ta' kurrent żejjed, li jirriżulta f'operazzjoni ta 'derating frekwenti tas-sistema. Eventwalment, minħabba l-akkumulazzjoni tas-sħana, il-modulu IGBT sploda u l-ferrovija waqfet għal 12-il siegħa.
4, Strateġija ta 'Protezzjoni u Disinn ta' Affidabilità
1. Disinn taċ-ċirkwit: redundancy u limitazzjoni tal-kurrent
Disinn żejda: Fil-pont tar-rettifikatur, tiġi adottata konfigurazzjoni żejda "N+1", li jfisser diodes addizzjonali konnessi b'mod parallel. Meta diode wieħed jinqasam, is-sistema xorta tista 'topera b'kapaċità mnaqqsa;
Resistor li jillimita l-kurrent: Ikkonnettja resistors ta 'reżistenza żgħar (bħal 0.1 Ω/5W) f'serje madwar id-dijodu biex tillimita l-ogħla kurrent ta' ċirkwit qasir -;
Ċirkwit buffer RC: Żid ċirkwit buffer RC (bħal C=0.1 μ F, R=10 Ω) maċ-ċirkwit parallel tad-dijodu IGBT biex jassorbi l-vultaġġ żejjed mitfi u tnaqqas l-istress reverse tad-dijodu.
2. Monitoraġġ tas-sistema: dijanjosi ta'-ħin reali u manutenzjoni ta' tbassir
Sejbien ta 'immaġini termali infra-aħmar: Monitoraġġ f'ħin reali tat-temperatura tal-qoxra tad-dijodu permezz ta' immaġni termali infra-aħmar, li jqanqal allarm meta t-temperatura taqbeż il-valur nominali ta '15-il grad;
Monitoraġġ tal-parametri elettriċi: Monitoraġġ f'ħin reali tal-kurrent tad-dijodu permezz ta 'sensuri tal-kurrent (bħal sensuri Hall), u l-protezzjoni tiġi attivata meta l-kurrent jaqbeż 1.2 darbiet il-valur nominali;
Tbassir tal-ħsarat tal-AI: Iħarreġ mudelli ta' tagħlim tal-magni bbażati fuq data storika biex tbassar il-ħajja li jifdal (RUL) tad-dijodi u tissostitwixxi komponenti ta'-riskju għoli minn qabel.