Com ajuden els díodes amb la gestió actual dels sistemes d'energia distribuïda?

1, Sistema fotovoltaic: protecció dual de protecció de punts calents i recuperació d'energia
Com a unitat central d'energia distribuïda, els mòduls fotovoltaics s'enfronten a dos grans reptes en la gestió actual: efecte de punt calent i corrent inversa nocturna. Quan un component està parcialment obstruït o el rendiment de les cèl·lules de la bateria es deteriora, el corrent generat per les cel·les de la bateria sense obstruccions fluirà per l'àrea obstruïda, fent que la temperatura local s'alça per sobre dels 150 graus, formant punts calents i provocant l'esgotament dels components o fins i tot incendi. Segons les estadístiques, els sistemes fotovoltaics sense díodes de bypass tenen una taxa de fallada un 47% més alta en 5 anys en comparació amb els sistemes de configuració estàndard, i la pèrdua de generació d'energia causada pels efectes del punt calent pot arribar a més del 5% de la generació total d'energia.

El paper del "bomber" en els díodes de bypass:
El díode de derivació, a través de la conductivitat unidireccional, condueix automàticament quan es produeix un punt calent, proporcionant un canal de derivació de baixa resistència per a la cel·la de la bateria defectuosa, permetent que el corrent passi l'àrea d'alta-temperatura. Per exemple, en un paquet de 72 bateries, si una bateria experimenta una caiguda sobtada del corrent de sortida fins a 1 A a causa d'una obstrucció, mentre que altres bateries encara poden generar un corrent de 8 A, sense instal·lar un díode de bypass, el corrent de sortida de tot el paquet es limita a 1 A, donant lloc a un greu malbaratament d'energia; Després d'instal·lar el díode de derivació, el díode corresponent a la unitat defectuosa condueix en 0,1 segons, reduint la resistència interna de megaohms a miliohms, augmentant així l'eficiència de generació d'energia del component en un 30% -40%. Un estudi de cas d'una central fotovoltaica distribuïda a Alemanya mostra que després d'instal·lar díodes de bypass segmentats, la pèrdua de generació d'energia causada per la coberta arbòria va disminuir d'una mitjana del 8% anual al 2,5%.

La funció de "gatekeeper" dels díodes de bloqueig:
Quan els mòduls fotovoltaics deixen de generar electricitat a la nit o en condicions meteorològiques extremes, si no s'instal·len díodes de bloqueig, el corrent generat per altres mòduls generadors d'energia tornarà a través dels mòduls no generadors, formant corrent inversa, donant lloc a una pèrdua d'energia (3% -5% de la generació d'energia diària) i accelerant l'envelliment cel·lular. Un díode de bloqueig forma una resistència de megaohm quan està polaritzat inversament, bloquejant completament el corrent invers i assegurant que el corrent només pot fluir en la direcció cap endavant. Després d'adoptar díodes de bloqueig d'alt rendiment en un projecte fotovoltaic distribuït, la vida útil esperada dels components s'ha incrementat de 20 a 25 anys i els ingressos totals de generació d'energia del cicle de vida han augmentat un 18%.

La innovació material millora l'eficiència de la protecció:
Els díodes tradicionals-de silici tenen una tensió de resistència inversa de fins a 1.000 V i són adequats per a grans centrals fotovoltaiques; Els díodes Schottky són molt afavorits en la fotovoltaica distribuïda a causa de la seva caiguda de tensió directa ultra-de 0,3V. Prenent com a exemple un sistema de 10 kW, l'ús de díodes Schottky pot reduir la pèrdua d'energia en aproximadament 30 kWh per any. A més, els díodes de grafè utilitzen característiques de banda intermitent zero per aconseguir una velocitat de resposta de nivell de nanosegons, que és tres ordres de magnitud més ràpid que els díodes ordinaris en la velocitat de resposta de nivell de microsegons en escenes d'ombra dinàmiques (com el moviment ràpid de les capes de núvols), reduint encara més les pèrdues de generació d'energia.

2, Sistema d'energia eòlica: millora sinèrgica de la supressió harmònica i la protecció del convertidor
Com a complement important a l'energia distribuïda, els sistemes d'energia eòlica han d'abordar dos grans reptes en la gestió actual: la contaminació harmònica i la protecció de l'inversor. La potència de sortida de CA dels aerogeneradors conté una gran quantitat d'harmònics. Si es connecta directament a la xarxa elèctrica, provocarà problemes com ara fluctuacions de tensió i una disminució del factor de potència; Al mateix temps, com a unitat central de conversió d'energia del sistema d'energia eòlica, els elements de commutació de l'inversor (com ara IGBT) generaran corrent de recuperació inversa quan estiguin apagats. Si no es suprimeix a temps, pot danyar els dispositius i provocar errors en el sistema.

La funció de "filtre" dels díodes en la supressió harmònica:
En el procés de rectificació dels convertidors d'energia eòlica, un pont rectificador compost de díodes converteix l'energia CA en potència CC, proporcionant una entrada estable per als inversors posteriors. Mitjançant l'optimització dels paràmetres del díode, com ara la caiguda de tensió directa i el temps de recuperació inversa, es pot reduir el contingut harmònic durant la rectificació. Per exemple, utilitzant un pont rectificador amb díodes de recuperació ultraràpida (temps de recuperació inversa<50ns) can reduce harmonic distortion by 15% and improve power quality compared to traditional diodes (reverse recovery time>200ns).

L'avantatge de la "resposta ràpida" en la protecció de l'inversor:
Quan s'apaguen els elements de commutació de l'inversor, el díode actua com un element de roda lliure, proporcionant un camí lliure per al corrent de l'inductor per evitar el retrocés de corrent i danys als elements de commutació. Prenent com a exemple els díodes de carbur de silici (SiC), el seu temps de recuperació inversa es pot escurçar a 15 ns, que és de 3 a 10 vegades més ràpid que els díodes de silici (50-200 ns), reduint significativament les pèrdues de commutació i millorant l'eficiència del sistema. Després d'adoptar díodes SiC en un determinat inversor d'energia eòlica, l'eficiència del sistema va augmentar del 96% al 98%, mentre que el volum del dissipador de calor va disminuir un 40%, la qual cosa va ajudar a reduir el pes total de la màquina.

3, Sistema d'emmagatzematge d'energia: avenç tecnològic en equilibri de descàrrega de càrrega i protecció inversa
Com a "tampó energètic" de l'energia distribuïda, la gestió actual dels sistemes d'emmagatzematge d'energia ha d'equilibrar la càrrega i la descàrrega amb la protecció inversa. Durant el procés de càrrega i descàrrega d'un paquet de bateries, si els estats de cada cel·la de bateria són inconsistents (com ara diferències de capacitat i resistència interna), pot provocar una sobrecàrrega o una sobredescàrrega d'algunes cèl·lules, accelerar l'envelliment i provocar perills per a la seguretat; Al mateix temps, si el corrent invers no es bloqueja efectivament durant la connexió a la xarxa o la commutació fora de la xarxa del sistema d'emmagatzematge d'energia, pot danyar l'equip i afectar l'estabilitat de la xarxa elèctrica.

Funció de regulació intel·ligent del díode equilibrat:
Al sistema de gestió de la bateria, el díode d'equilibri controla la tensió de cada cèl·lula de la bateria i condueix automàticament el canal de derivació de la cel·la de la bateria d'alt -tensió durant la càrrega per evitar la sobrecàrrega; Conduïu un canal suplementari per a les cèl·lules de baixa tensió-durant la descàrrega per evitar una descàrrega excessiva. Per exemple, després d'adoptar díodes d'equilibri adaptatius en un determinat sistema d'emmagatzematge d'energia de la bateria de liti, la consistència de la capacitat de la cèl·lula va augmentar un 20% i la vida del cicle es va allargar un 30%.

La funció d'"aïllament unidireccional" del díode de protecció inversa:
Quan el sistema d'emmagatzematge d'energia està connectat a la xarxa, el díode de protecció inversa pot evitar que el corrent d'error del costat de la xarxa torni al sistema d'emmagatzematge d'energia; Quan funciona fora de la xarxa, pot bloquejar l'impacte del corrent invers a la bateria del costat de la càrrega. Després d'adoptar díodes de protecció inversa en un determinat projecte de microxarxa, la fluctuació de tensió del sistema durant la commutació de la xarxa / apagada de la xarxa es va reduir un 50% i la taxa de fallada es va reduir en un 60%.

4, Microgrid: un enllaç invisible entre la col·laboració multi-font i la sincronització de la xarxa
Com a forma d'aplicació avançada d'energia distribuïda, les microxarxes requereixen una gestió actual per aconseguir la col·laboració multi-font i la sincronització de la xarxa. A les microxarxes, hi ha diferències significatives en les característiques de sortida de diferents fonts d'energia, com ara la fotovoltaica, l'energia eòlica i l'emmagatzematge d'energia. Si no es coordina eficaçment, pot provocar problemes com ara conflictes actuals i oscil·lacions de potència; Al mateix temps, la sincronització de les microxarxes amb la xarxa principal ha de complir unes condicions estrictes com ara la tensió, la freqüència i la fase, en cas contrari pot provocar fallades de la xarxa.

La contribució de la "millora de l'eficiència" dels díodes rectificadors síncrons:
En els convertidors DC-DC de microxarxes, la tecnologia de rectificació síncrona pot reduir significativament les pèrdues de conducció substituint els díodes tradicionals per MOSFET. Per exemple, després d'adoptar un convertidor buck de rectificació síncrona, l'eficiència d'una microxarxa va augmentar del 85% al ​​95%, alhora que es va reduir el volum dels dissipadors de calor en un 30% i es va millorar la densitat de potència del sistema.

La funció de "coordinació síncrona" dels díodes de control de fase:
A l'inversor connectat a la xarxa de microxarxa, el díode de control de fase ajusta dinàmicament la fase del corrent de sortida de l'inversor mitjançant el seguiment de la fase de la tensió de la xarxa, aconseguint la sincronització amb la xarxa principal. Després d'adoptar díodes de fase controlada en un determinat projecte de microxarxa, la taxa d'èxit de connexió a la xarxa va augmentar del 90% al 98% i el temps de connexió a la xarxa es va reduir de 0,5 segons a 0,1 segons, millorant significativament l'estabilitat del sistema.