Jaké jsou běžné aplikace diod v domácích systémech skladování energie?

1, Ochrana proti zpětnému připojení: budování první linie obrany pro zabezpečení systému
Nabíjecí rozhraní domácího systému skladování energie musí být kompatibilní s více vstupy energie (jako jsou solární fotovoltaické panely, nabíjecí baterie sítě). Pokud uživatel omylem přepne polaritu napájecího zdroje, může to způsobit vyhoření základních součástí, jako je systém správy baterie (BMS) a střídač. Tradiční schéma antireverzního připojení používá mechanická relé nebo tranzistory MOS, ale má nevýhody, jako je pomalá rychlost odezvy, vysoká cena a nízká spolehlivost. Schottkyho diody se svým ultra-nízkým poklesem napětí v propustném směru (Vf) 0,2–0,5 V a rychlostí odezvy nanosekundy se staly preferovanou součástí ochrany proti zpětnému chodu.

Vezmeme-li jako příklad určitou značku vrstveného systému ukládání energie, jeho nabíjecí obvod používá Schottkyho diodu MBR1045CT (Vf=0.3V, IFSM=100A). V nabíjecí cestě 5,12kWh bateriového bloku, i když je vstupní napětí obrácené, může dioda rychle přerušit a omezit zpětný proud na mikroampéry. Jeho charakteristika s nízkou ztrátou vedení má zároveň za následek ztrátu účinnosti pouze 0,6 % při běžném nabíjení systému. Některé špičkové-systémy navíc využívají kompozitní schéma „dioda+MOS elektronka“, aby bylo dosaženo nízké{10}}příkonu v pohotovostním režimu a zároveň zamezilo zpětnému připojení, což dále optimalizuje energetickou účinnost.

2, Usměrnění a stabilizace napětí: dosažení účinné přeměny forem energie
Jednou ze základních funkcí domácího systému skladování energie je přeměnit střídavý proud (AC) na stejnosměrný proud (DC) a uložit jej do baterie a přeměnit stejnosměrný proud na střídavé napájení pro domácí zátěže během vybíjení. Během tohoto procesu usměrňovací dioda a dioda regulátoru napětí spolupracují, aby byla zajištěna účinnost a stabilita přeměny energie.

Usměrňovací obvod: Ve vstupní fázi fotovoltaického invertoru využívá celovlnný usměrňovací obvod čtyři usměrňovací diody 1N4007 (odolné napětí 1000 V, jmenovitý proud 1A) k přeměně pulzujícího stejnosměrného výstupu z fotovoltaického panelu na hladký stejnosměrný proud, který poskytuje stabilní vstup pro následný stejnosměrný -obvod zesilování. Experimentální data ukazují, že střídač využívající toto schéma může dosáhnout účinnosti usměrnění 98,5 % při provozu při plné zátěži, což je o 1,2 % více než u tradičních můstkových usměrňovacích obvodů.
Obvod regulátoru napětí: V modulu monitorování napětí BMS je jednoduchý obvod regulátoru napětí tvořen zapojením Zenerovy diody (jako je typ 2CW13, s hodnotou regulátoru napětí 6V) do série s odporem omezujícím proud. Když napětí baterie kolísá v důsledku přebíjení nebo nárůstu teploty, Zenerova dioda se rychle rozpadne a vede, svírá napětí v bezpečném rozsahu a chrání výstupní ADC vzorkovací obvod před nárazem vysokého napětí. Určitý experiment ukazuje, že toto schéma může snížit vzorkovací chybu napětí BMS z ± 0,5 % na ± 0,1 %, což výrazně zlepšuje přesnost odhadu SOC baterie.
3, Nepřetržitý tok a rekuperace energie: optimalizace řízení spotřeby indukčních zátěží
Indukční zátěže (jako jsou cívky relé, motory, solenoidové ventily atd.) jsou široce přítomny v systémech pro ukládání energie v domácnostech a zpětná elektromotorická síla generovaná při jejich vypnutí může poškodit spínací součásti. Volnoběžná dioda poskytuje dráhu uvolnění energie pro indukční zátěže, účinně potlačuje špičkovou zpětnou elektromotorickou sílu a dosahuje rekuperace energie.

Vezmeme-li jako příklad řídicí obvod elektromagnetického zámku určité značky inteligentního dveřního zámku, používá Schottkyho diodu 1N5819WS (Vf=0.3V, Trr=10ns) zapojenou paralelně na obou koncích elektromagnetického zámku. Když je dveřní zámek vypnutý, dioda poskytuje obvod pro volnoběh pro zbytkový proud v cívce, čímž potlačuje špičkovou zpětnou elektromotorickou sílu ze 120 V na méně než 40 V, čímž chrání budící MOS tranzistor před poruchou. Kromě toho v obvodu BOOST fotovoltaického střídače poskytuje volnoběžná dioda (jako je MBR20100CT, Vf=0.25V) uvolňovací dráhu pro akumulaci indukční energie během doby vypnutí spínací trubice, čímž se účinnost přeměny obvodu zvyšuje z 92 % na 95 %.

4, Logické řízení a izolace signálů: zvýšení úrovně inteligence systému
S rozvojem inteligentních a síťově propojených systémů pro ukládání energie v domácnostech se role diod v logickém řízení a izolaci signálu stává stále důležitější.

Logické řízení: Ve vyváženém řídicím obvodu BMS mohou diody konstruovat jednoduchou logiku "AND hradla". Například, když je napětí více článků baterie vyšší než nastavená prahová hodnota, příslušná dioda vede a spustí start vyrovnávacího obvodu, aby se zabránilo riziku přebití. Podle experimentálních dat je doba odezvy ekvalizačního obvodu využívajícího diodovou logiku snížena o 80 % ve srovnání se schématem řízení MCU a není potřeba žádné softwarové programování, což výrazně zlepšuje spolehlivost.
Izolace signálu: V komunikačním rozhraní systému ukládání energie (jako je sběrnice CAN, RS485) mohou diody dosáhnout izolace mezi digitálními signály a analogovými signály. Například v komunikačním obvodu RS485 fotovoltaického invertoru izoluje spínací dioda 1N4148 (Trr=4ns) kladné a záporné póly diferenciálního signálu, aby se zabránilo rušení v běžném režimu, čímž se snižuje chybovost komunikace z 10 ⁻ ³ na 10 ⁻, čímž je zajištěna stabilní výměna cloudových dat mezi systémem a platformou pro monitorování cloudu.