Jak nakonfigurovat diody ve spojovacích systémech akumulace větrné energie?

一, Výběr typu diod: přesné přizpůsobení na základě scénářů aplikace
Spojovací systém pro akumulaci větrné energie pokrývá několik aspektů, jako je výroba větrné energie, přeměna energie a nabíjení a vybíjení akumulace energie. Existují značné rozdíly v požadavcích na výkon diod v různých scénářích a je třeba vybrat cílené typy zařízení.

1. Proces usměrnění: Diody z karbidu křemíku zlepšují účinnost konverze
V usměrňovacím modulu AC/DC větrných turbín mají tradiční diody na bázi křemíku-vysoké spínací ztráty v důsledku dlouhé doby zpětného zotavení (50–100 ns), zatímco diody z karbidu křemíku (SiC) mohou výrazně snížit rektifikační ztráty díky svým velmi rychlým charakteristikám zpětného zotavení (Trr<10ns) and low forward voltage drop (Vf<0.3V). For example, Cree's GaN HEMT diode reduces reverse recovery loss by 90% compared to silicon-based devices at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. In the offshore wind power scenario, Siemens uses a diode flexible rectifier valve instead of a modular multi-level rectifier valve, and reduces the converter station's volume by 80%, weight by 65%, and transmission loss by 20% under the same transmission capacity through the bridge arm series integrated pulse control strategy.

2. Propojení úložiště energie: Dioda TVS zvyšuje ochranu proti přepětí
V systémech pro ukládání energie z lithiových baterií stlačují diody TVS přepětí v bezpečném rozsahu s rychlostí odezvy v milisekundách. Vezmeme-li jako příklad bateriový modul CTP3.0 CATL, dioda Dongwo Electronics SMBJ15CA TVS (Pppm=600W, Vc=18V) použitá v něm snížila nárůst povrchové teploty bateriového modulu o 42 % v testu tepelného úniku UL9540A a dosáhla více než 10násobku doby odezvy systému požární ochrany. U systémů pro uchovávání energie v palivových článcích je třeba nakonfigurovat senzory katalytického spalování a diody TVS tak, aby rychle přerušily okruh v případě úniku vodíku. Otevírací tlak zařízení pro odlehčení výbuchu by měl být řízen v rozmezí 0,01 MPa.

3. Fotovoltaický pomocný článek: přemosťovací dioda s optimalizovanou tolerancí stínu
Ve spojovacích systémech akumulace energie větrné sluneční energie fotovoltaické moduly často zažívají náhlý pokles výstupního výkonu v důsledku místních stínů. Zapojením jedné bypass diody do série s každých 18-20 součástek lze přenášet proud stíněných součástek, čímž se snižuje ztráta energie. Například, když je jeden článek zcela zablokován, výstupní výkon monokrystalického křemíkového modulu se může snížit o 75 %, zatímco s konfigurací bypass diod lze ztrátu výkonu řídit v rozmezí 10 %. Kromě toho by měla být použita technologie infračervené detekce k pravidelnému skenování součástí a okamžitému řešení problémů s horkými místy, když teplotní rozdíl překročí 10 stupňů.

2, Optimalizace topologie: Budování efektivních a spolehlivých silnoproudých elektronických sítí
Způsob připojení diod pomocí topologie přímo ovlivňuje účinnost toku energie a schopnost izolace poruch systému a je vyžadován cílený návrh na základě cesty přeměny energie spojeného systému.

1. Obvod proti zpětnému nabíjení: kompozitní konstrukce blokovací diody a MOSFET
Tradiční antireverzní schéma P-MOS má problémy, jako je vysoký odpor a neschopnost blokovat zpětný proud. Ideální diodový kontrolér TI LM74700-Q1 dosahuje odporu 0,01 Ω a rychlosti zpětného vypínání na úrovni nanosekund díky integraci N-MOS a řídicího obvodu. V 48V nízkonapěťovém systému ideálního vozu L9 toto řešení snižuje ztrátu antireverzního spojení z 8W na 0,2W a nárůst teploty systému z 15 stupňů na 2 stupně, čímž zcela řeší riziko tepelného selhání při studeném startu.

2. Víceúrovňové usměrnění: topologie diodové svorky
U scénářů vysokonapěťového stejnosměrného přenosu dosahují víceúrovňové usměrňovače (NPC) upnuté diodami vyrovnání napětí zapojením kondenzátorů a diod do série, čímž snižují požadavky na napěťový odpor spínacích zařízení. V projektu ± 800 kV ultra-vysokonapěťového přenosu stejnosměrného proudu topologie NPC snižuje výdržné napětí jednotlivých zařízení z 1600 V na 650 V a zároveň snižuje míru harmonického zkreslení (THDu) z 15 % na 3 %, což výrazně zlepšuje kvalitu napájení.

3. Hybridní koordinace ukládání energie: izolace diod a distribuce energie
V hybridním systému skladování energie složeném z lithiových baterií a superkondenzátorů je třeba dosáhnout distribuce energie pomocí diod. Lithiové baterie kompenzují dlouhodobé -nízké{2}}kolísání výkonu, zatímco superkondenzátory se vyrovnávají s krátkodobými-vysokými-šoky. Například ve strategii řízení připojení větrné elektrárny, když míra kolísání výkonu překročí 5 %, superkondenzátor se rychle nabíjí a vybíjí přes diody, aby se míra kolísání potlačila na 2 %; A lithiové baterie jsou pomalu regulovány rychlostí 0,1 C, aby bylo zajištěno, že SOC (State of Charge) je udržován v bezpečném rozsahu 20 % -80 %.

3, Spolupráce tepelného managementu: Řízení teploty od úrovně komponent po úroveň systému
Tepelné selhání diod je jednou z hlavních příčin selhání systému skladování energie a regulace teploty během celého životního cyklu musí být dosažena prostřednictvím inovací materiálu, strukturální optimalizace a tepelného návrhu na úrovni systému.

1. Upgrade materiálu: Polovodič se širokým pásmem snižuje tepelné ztráty
Diody SiC mohou odolat teplotám až 600 stupňů, což je třikrát více než u zařízení na bázi křemíku-; Diody GaN mohou pracovat stabilně při 200 stupních a poskytovat tepelnou redundanci pro vysokonapěťové platformy 800 V-. Čtvrtá generace modulu SiC od ROHM využívá oboustranný{6}}design odvodu tepla, snižuje tepelný odpor z 10K/W na 2K/W a dosahuje hustoty výkonu přes 100kW/L. V systému ukládání energie BYD Cube technologie kapalinového chlazení stabilizuje provozní teplotu diody pod 45 stupňů, čímž snižuje zpětný svodový proud o 78 % ve srovnání s řešením chlazeným vzduchem-.

2. Strukturální inovace: 3D balení a zabudovaný odvod tepla
Naskládáním čipů a zapuštěním struktur pro odvod tepla lze výrazně snížit tepelný odpor diod. Například řada Smart Diode společnosti Infineon integruje teplotní senzory do čipu, aby bylo možné-monitorovat křivky VF Tj v reálném čase. Když teplota dosáhne prahové hodnoty, 10 sekund před prahovou hodnotou se vydá varování, které poskytuje dobu aktivního zásahu pro řízení teploty systému.

3. Tepelná vazba na úrovni systému: synergie větrné solární akumulační teploty
V systému propojení akumulace větrné solární energie je třeba vytvořit jednotnou platformu tepelného managementu. Například elektrárna se sdíleným úložištěm energie v Qinghai využívá systém výroby mořského vodíku, který využívá odpadní teplo elektrolytického článku k ohřevu lithiové baterie, čímž se snižuje rychlost degradace kapacity baterie z 30 % na 5 % při nízkých teplotách v zimě. Potrubí kapalinového chlazení fotovoltaického modulu zároveň sdílí chladicí kapalinu s olejovým okruhem převodovky větrné turbíny, čímž je dosaženo využití energetické kaskády.