Jak zjistit, zda jsou poškozeny diody v solárním energetickém systému?

一, Klíčová úloha a riziko poruch diod v solárních energetických systémech
Typy a funkce diod
Přemosťovací dioda: paralelně zapojená na obou koncích bateriového řetězce, poskytuje alternativní cestu pro proud, když jsou některé bateriové články ucpané nebo selžou, a zabraňuje tepelnému bodovému efektu (trvalé poškození bateriových článků způsobené místním přehřátím).
Dioda proti zpětnému nabíjení: Zapojená sériově mezi fotovoltaické pole a ovladač, zabraňuje zpětnému vybíjení bateriového bloku přes fotovoltaický panel v noci nebo za deštivých dnů, čímž chrání životnost baterie.
Blokovací dioda: používá se ve více sériových paralelních systémech k zabránění zpětnému toku proudu do nízkovýkonových sérií, což zajišťuje nezávislý provoz každé série.
Typické následky poškození diody
Efekt tepelných skvrn se zesílí: Po selhání bypass diody zablokované články baterie nadále odolávají zpětnému napětí a teplota může vzrůst až nad 200 stupňů, což vede ke stárnutí obalového materiálu a dokonce vznícení.
Snížení generování energie systému: Zkrat diody proti zpětnému nabíjení může způsobit samovybíjení baterie v noci, což má za následek denní ztrátu až 5 % -10 % elektřiny.
Nebezpečí poškození zařízení: Porucha blokující diody může způsobit cirkulaci mezi stringy, spálení konektorů nebo kabelů.
2, Vizuální projev a předběžné posouzení poškození diody
1. Detekce abnormality vzhledu
Stopy eroze: Povrch běžné diody je hladký, ale po poškození se mohou objevit černé stopy po vypálení, praskliny nebo roztavení kolíků (jak je znázorněno na obrázku 1). Například 5kW fotovoltaický systém zaznamenal karbonizační stopy na konektoru v důsledku poruchy bypass diody.
Deformace obalu: Vysoká teplota způsobuje roztahování epoxidových pryskyřic nebo plastových obalů, k čemuž běžně dochází při dlouhodobém-přetížení nebo zkratu.
Změna barvy: Diody z křemíkového materiálu se při vysokých teplotách změní z černé na šedobílou, což lze identifikovat porovnáním komponent ze stejné šarže.
2 Abnormality výkonu systému
Nesymetrické napětí stringu: Použijte multimetr k měření napětí naprázdno každého stringu. Pokud je napětí jednoho řetězce výrazně nižší než napětí ostatních řetězců (např. o více než 10 % nižší než jmenovitá hodnota), může to být způsobeno poruchou vedení bypass diody.
Nighttime current backflow: In the absence of light, use a clamp ammeter to detect the output terminal of the photovoltaic array. If there is a reverse current (>0,1A), znamená to, že dioda proti zpětnému nabíjení je zkratovaná.
Abnormální zahřívání: Infračervené termovizní zařízení detekuje povrchovou teplotu diody. Normální provozní teplota by měla být nižší než 85 stupňů. Pokud místní teplota překročí 120 stupňů, stroj by měl být okamžitě zastaven kvůli kontrole.
3, Profesionální metody detekce poškození diod
1 Detekce offline (výpadek napájení systému)
Pozitivní test poklesu tlaku:
Nastavte multimetr do režimu diody (nebo režimu 2V DC).
Připojte kladný pól k anodě diody a záporný pól ke katodě a zaznamenejte pokles napětí v propustném směru (VF).
Normal silicon diode VF should be 0.5-0.7V, and Schottky diode VF should be 0.2-0.4V. If VF>1V nebo zobrazí OL (přerušený obvod), znamená to, že dioda je přerušený obvod; Pokud VF<0.1V, there may be a short circuit caused by breakdown.
Zkouška zpětného svodového proudu:
Použijte vysoce{0}}přesný multimetr (jako je Fluke 87V) v rozsahu μA.
Reverzně připojte diodu (s kladným pólem připojeným ke katodě a záporným pólem připojeným k anodě) a použijte reverzní napětí (např. 20 V).
Normální zpětný svodový proud diody by měl být menší než 1 μ A. Pokud je větší než 10 μ A, znamená to pokles izolačního výkonu.
2 Online detekce (systém pod napětím)
Dynamické sledování proudu:
Použijte osciloskop k zachycení průběhu napětí na diodě.
Normální bypass dioda je ve stavu obráceného odpojení, když je řetězec normální a napětí se blíží napětí naprázdno řetězce; Když je řetězec ucpaný, dioda vede v propustném směru a napětí klesne na hodnotu kolem VF.
Pokud průběh ukazuje plynulé dopředné vedení nebo zpětné kolísání svodového proudu, indikuje to drift parametrů diody.
Infračervené termovizní umístění:
Při dostatečném slunečním svitu skenujte oblast diody infračervenou termokamerou.
Normální teplota diody by se měla blížit okolním součástem. Pokud je místní teplota vyšší než 20 stupňů, může to způsobit přehřátí kvůli zvýšené ztrátě vedení.
4, Analýza hlavních příčin a preventivní opatření proti poškození diod
1 Běžné příčiny poškození
Přepětí: Údery blesku nebo kolísání sítě způsobí, že zpětné napětí diody překročí jmenovitou hodnotu (např. když je VRRM 1N4007 1000 V, pro skutečné použití je vyžadována 20% rezerva).
Nadproud a přehřívání: Nesprávné přizpůsobení stringů způsobuje, že některé diody vedou nadměrný proud po dlouhou dobu (např. když je návrhový proud 10A, ale ve skutečnosti teče 15A).
Výrobní vady: virtuální pájení nebo praskliny čipu ve vnitřní metalizační vrstvě diody, které jsou v počáteční fázi obtížně detekovatelné a po provozu postupně selhávají.
Koroze prostředí: V pobřežních oblastech nebo oblastech s vysokou vlhkostí vede oxidace diodových kolíků ke zvýšenému přechodovému odporu a urychlenému stárnutí v důsledku místního nárůstu teploty.
2 Strategie prevence a údržby
Optimalizace výběru:
Jmenovitý proud přemosťovací diody by měl být větší nebo roven 1,25násobku zkratového-proudu řetězce a zpětné napětí by mělo být větší nebo rovné 1,5násobku maximálního napětí systému.
Dioda proti zpětnému nabíjení by měla být vybrána jako typ s nízkým VF (například SB5100, VF=0.45V), aby se snížila spotřeba energie v noci.
Specifikace instalace:
Délka propojovacího vodiče mezi diodou a řetězcem baterie by měla být menší než 30 cm, aby se snížila parazitní indukčnost.
The installation surface of the heat sink should be flat and coated with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m · K) pro zajištění tepelné odolnosti<1 ℃/W.
Pravidelné testování:
Každé čtvrtletí skenujte klíčové diody infračervenou termokamerou a stanovujte teplotní záznamy.
Conduct offline testing once a year to replace components with VF deviation>10 % nebo svodový proud překračující normu.
5, Případová studie: Odstraňování poruch diod ve fotovoltaickém systému 10kW
1. Poruchový jev
Po 3 letech provozu systému se výroba energie snížila o 15 % ve srovnání se stejným obdobím a napětí baterie v noci kleslo z 51,2 V na 49,8 V.

2. Proces vyšetřování
Kontrola vzhledu: Bylo zjištěno, že obal přemosťovací diody ve řetězci 2 je mírně vyboulený a na kolících jsou stopy oxidace.
Offline testování:
Test poklesu napětí v propustném směru ukazuje VF=1.2V (normální hodnota 0,6 V), což znamená zvýšení odporu.
Zkouška zpětného svodového proudu je 5 μA (normální hodnota<1 μ A), and the insulation performance decreases.
Ověření na úrovni systému:
Po výměně vadné diody se napětí stringu 2 vrátilo na stejnou úroveň jako u ostatních stringů (36,5V).
V noci zůstalo napětí baterie stabilní na 51,0 V a výroba energie se zvýšila na 98 % projektované hodnoty.
Analýza hlavní příčiny
Nesprávný výběr: Původní jmenovitý proud diody byl 8A, ale skutečný zkratový-proud řetězce dosáhl 10A, což urychlilo stárnutí v důsledku dlouhodobého-přetížení.
Nedostatečný odvod tepla: Není nainstalován žádný chladič, teplota přechodu diod přesahuje po dlouhou dobu 125 stupňů.