Bagaimana diod mengasingkan litar tempatan semasa kesalahan grid kuasa?

一, mekanisme fizikal pengasingan kesalahan diod
Struktur persimpangan PN diod menganugerahkannya dengan keupayaan menyekat arus semulajadi. Apabila kesalahan litar pintas berlaku di grid kuasa, voltan pada titik kesalahan jatuh dengan tajam, membentuk medan elektrik bias terbalik. Pada masa ini, diod memasuki keadaan cutoff, dan rintangan terbalik dapat mencapai tahap megaohm. Mengambil sistem yang disambungkan oleh grid fotovoltaik sebagai contoh, apabila tiang ke tiang litar pintas berlaku di sebelah DC, diod schottky (seperti SB560, dengan penurunan voltan ke hadapan 0.5V) yang disambungkan secara selari dengan kedua -dua ujung fotovoltaik boleh menahan voltan sebaliknya. skim.

Dalam sistem komunikasi, ciri -ciri pengasingan diod berkait rapat dengan jenis kesalahan. Apabila satu - kesilapan asas fasa berlaku, voltan fasa bukan kesalahan naik ke tahap voltan garis. Pada masa ini, diod pemulihan pantas (seperti FR307, masa pemulihan terbalik 100Ns) yang disambungkan dalam anti selari dengan kedua -dua hujung peranti pensuisan secara berkesan dapat menghalang overcharging kapasitor. Mengikut data projek penghantaran ± 500kV DC Tennet di Jerman, selepas mengadopsi skim ini, pelbagai voltan kapasitor submodule menurun dari ± 15% hingga ± 3%, dan kecekapan sistem meningkat sebanyak 1.2 mata peratusan.

2, Pengasingan Aplikasi Senario Kesalahan Tipikal
1. Zonasi kesalahan sistem pengedaran DC
Dalam sistem pengedaran DC berasaskan diod, apabila litar pintas dua tiang kekal berlaku di baris, arus awal garis rosak dengan cepat meningkat kepada 8.3ka, manakala semasa terminal mereput hingga 0 dalam 1ms disebabkan oleh ciri -ciri cutoff terbalik diod. Penyelidikan yang dijalankan oleh pasukan Li Bin di Universiti Tianjin menunjukkan bahawa skim ini dapat mengehadkan julat kesan kesalahan di antara dua stesen penukar, mengurangkannya sebanyak 60% berbanding skim tradisional, dan memendekkan masa penurunan voltan dari 200ms ke 20ms, dengan ketara meningkatkan kebolehpercayaan bekalan kuasa.

Dalam pelaksanaan khusus, setiap segmen bas DC dilengkapi dengan modul diod anti selari. Apabila arus kesalahan melebihi ambang, peranti pensuisan cepat memotong laluan kesalahan dalam 100 μ s, dan diod secara automatik membentuk penghalang pengasingan. Selepas mengadopsi teknologi ini, penyongsang fotovoltaik Huawei Sun2000-125ktl meningkatkan penjanaan kuasa sebanyak 9.3% dalam senario sebahagiannya terhalang, dengan kecekapan Eropah sebanyak 98.8%.

2. Perlindungan penukar bertingkat modular
Dalam submodule MMC, diod dan IGBT membentuk struktur penyekatan dua arah. Apabila ketidakseimbangan voltan kapasitor submodul melebihi 10%, siri yang disambungkan diod karbida silikon (seperti C3D06060A) mengalami penurunan voltan ke hadapan 1.3v@10a) boleh menghalang kapasitor berlebihan. Selepas mengadopsi skim ini, Siemens Sicam AIS Grid Stabilizer mengurangkan kerugian submodule beralih sebanyak 40% dan memendekkan masa tindak balas sistem dari 10ms ke 3ms.

Dalam amalan kejuruteraan, ciri -ciri pemulihan terbalik diod perlu dipertimbangkan. Penggunaan diod pemulihan cepat (seperti FR307) dapat mengurangkan kerugian penukaran IGBT sebanyak 35% berbanding dengan penerus biasa. Siri Grid Kuasa ABB Diod Pintar Diod Memantau suhu simpang, parameter semasa dan lain -lain dalam masa nyata melalui binaan - dalam sensor, amaran potensi kesalahan 0.5ms lebih awal, dan meningkatkan masa purata antara kegagalan sistem hingga 200000 jam.

3. Reka bentuk berlebihan sumber kuasa yang diedarkan
Dalam penyongsang fotovoltaik rentetan, pelbagai saluran MPPT mencapai redundansi kuasa melalui diod atau litar pintu. Apabila kuasa output saluran tertentu berkurangan disebabkan oleh halangan bayangan, diod Schottky (seperti MBR2045CT, dengan penurunan voltan ke hadapan 0.32V) secara automatik beralih ke saluran yang sihat. Ujian telah menunjukkan bahawa skim ini dapat meningkatkan penjanaan kuasa tatasusunan fotovoltaik sebanyak 8% -12%, terutama dalam senario yang dihalang sebahagiannya di mana kelebihannya adalah penting.

Sistem Penyimpanan Tenaga Tesla Megapack mengamalkan skim pengasingan bersepadu, dan pengawal diod yang ideal berdasarkan MOSFET (seperti LM5050) mencapai masa pemulihan sifar sifar. Skim ini mengurangkan kehilangan pengasingan antara kluster bateri dari 2.5W hingga 0.3W, meningkatkan kecekapan kitaran sistem sebanyak 0.2 mata peratusan, dan mengurangkan penurunan voltan konduksi 0.05V sebanyak 90% berbanding diod tradisional.

3, Pengoptimuman Kejuruteraan dan Strategi Peningkatan Prestasi
1. Pemilihan komponen kerugian rendah
Kehilangan pengaliran diod silikon tradisional telah menjadi hambatan dalam aplikasi kekerapan tinggi -. Penggunaan silikon karbida Schottky diod dapat mengurangkan kerugian pengaliran sebanyak 60%. Dalam penyongsang fotovoltaik 100kW, skim ini mengurangkan kerugian diod dari 120W hingga 48W dan meningkatkan kecekapan sistem sebanyak 0.05 mata peratusan. EPC2054 GAN diod yang dilancarkan oleh syarikat EPC mempunyai penurunan voltan ke hadapan hanya 0.2V pada arus 10A, iaitu 85% lebih rendah daripada peranti SIC.

2. Pengoptimuman Pengurusan Thermal
Dalam aplikasi kuasa tinggi -, kawalan suhu simpang diod adalah penting. Skim pelepasan haba komposit menggunakan gris silikon konduktif terma (rintangan terma 0.5 darjah /w) dan substrat aluminium (rintangan terma 1 darjah /w) dapat mengurangkan suhu persimpangan dari 125 darjah hingga 85 darjah di bawah 100A arus, memperluaskan kehidupan peranti lebih dari tiga kali. Inverter Huawei menggunakan teknologi penyejukan cecair untuk mengawal suhu simpang diod dalam 105 darjah dan meningkatkan ketumpatan kuasa kepada 1.2kW/kg.

3. Reka bentuk keserasian elektromagnet
Bunyi di/dt yang dihasilkan oleh suis diod perlu ditindas oleh litar penampan RC. Dalam penyongsang 10kW, litar penampan menggunakan kapasitor filem 0.1 μ f dan 10 Ω perintang dapat mengurangkan overshoot voltan dari 50V hingga 5V, memenuhi IEC 61000 - 4-5 standard keserasian elektromagnetik. Siemens Sirius Series Diode Pengasingan Pintar Menindas Switch Noise di bawah 20dB melalui rangkaian RC terbina dalam.

4, Trend Teknologi Frontier
1. Aplikasi semikonduktor bandgap lebar
Gallium nitride diodes, with their ultra-low on resistance (0.1m Ω· cm ²) and high-frequency characteristics (fT>1GHz), secara beransur -ansur menggantikan peranti silikon di medan akhir - tinggi seperti bekalan kuasa stesen 5G dan bekalan kuasa aeroangkasa. EPC2054 GAN diod yang dilancarkan oleh syarikat EPC mempunyai penurunan voltan ke hadapan hanya 0.2V pada arus 10A, iaitu 85% lebih rendah daripada peranti SIC.

2. Integrasi teknologi pengasingan pintar
Modul diod pintar yang digabungkan dengan teknologi kawalan digital dapat mencapai pampasan drop voltan dinamik dan ramalan kesalahan. Siri grid kuasa diod pengasingan pintar yang dilancarkan oleh syarikat ABB memantau suhu persimpangan, parameter semasa dan lain -lain dalam masa nyata melalui binaan - dalam sensor, dan memberi amaran kepada potensi kesalahan 0.5ms terlebih dahulu, meningkatkan masa kesilapan purata sistem hingga 200000 jam.

5, Kes Permohonan Industri
1. Projek Transmisi Tennet DC di Jerman
Dalam projek penghantaran ± 500kV DC, submodul MMC menggunakan modul diod karbida silikon mengurangkan julat turun naik voltan kapasitor submodul dari ± 15% hingga ± 3%, dan meningkatkan kecekapan sistem sebanyak 1.2 mata peratusan. Kapasiti penghantaran tahunan projek ini mencapai jam 12 bilion kilowatt, yang bersamaan dengan mengurangkan penggunaan arang batu standard sebanyak 3.6 juta tan.

2. Sistem Penyimpanan Tenaga Tesla Megapack
Skim pengasingan kluster bateri berdasarkan diod GAN meningkatkan kecekapan kitaran sistem sebanyak 0.2 mata peratusan, sambil mengurangkan penurunan voltan konduksi sebanyak 90% berbanding diod tradisional pada 0.05V. Sistem ini telah digunakan secara global selama lebih dari 10 GWh, menyokong penggunaan tenaga boleh diperbaharui.