Hvernig geta díóður komið í veg fyrir að bakflæði vindorku skemmi stýringar?

1, Óviðráðanleg afriðunarrás: náttúruleg hindrun sem hindrar öfuga aflgjafa frá rafhlöðum
Í vindorkukerfum er óstýrða afriðlarrásin lykilhlekkur sem tengir rafallinn og rafhlöðuna. Kjarnahlutverk þess er að umbreyta riðstraumsafli rafallsins í jafnstraumsafl, á sama tíma og einstefnuleiðni díóða er notuð til að koma í veg fyrir að rafhlaðan veiti rafalanum afl í öfugri vindhraða eða lokunarstöðu. Til dæmis, í þriggja-fasa díóða óstýrðri leiðréttingarrás mynda sex díóður brúarbyggingu. Þegar úttaksspenna rafallsins er lægri en rafhlöðuspennan, slökkva díóðurnar sjálfkrafa og hindra öfuga straumleiðina.

Tæknilegir kostir:

Einföld og áreiðanleg uppbygging: Aðeins er þörf á díóðum til að ná fram tvöföldum aðgerðum leiðréttingar og bakflæðis, án þess að þörf sé á viðbótarstýringarrásum, sem leiðir til lágs bilanatíðni.
Lítil orkunotkun: Leiðnispennufall díóða er venjulega 0,3-0,7V og í háspennu- og hástraumssviðsmyndum er orkutapið verulega minna en virkra íhluta eins og IGBT.
Hraður viðbragðshraði: Díóðaskiptitíminn er á nanósekúndubilinu, sem getur þegar í stað brugðist við spennubreytingum og forðast öfugar straumbylgjur.
Verkfræðimál:
Vindorkugarður á hafi úti notar díóða afriðunarventil til að koma í stað hefðbundinna eininga fjöl- afriðunarventils (MMC). Með sömu flutningsgetu hefur breytistöðin minnkað rúmmál um 80%, þyngd um 65% og uppsetningartími um 20%. Kjarnaástæðan er sú að díóða afriðlarventillinn krefst ekki flókinna stjórnunarreiknirita og leiðnartapi díóðunnar er meira en 20% lægra en IGBT, sem bætir verulega stöðugleika og hagkvæmni kerfisins.

2, Vörn gegn öfugri pólun: til að forðast skelfilegar bilanir sem stafa af öfugri pólun aflgjafa
Vindorkustýringin þarf að vera samhæf við mörg aflinntak (svo sem rafmagn, dísilrafstöðvar og rafhlöður). Ef notandinn snýr óvart pólun aflgjafans getur það valdið því að innri þéttar, MOSFET og aðrir íhlutir stjórnandans brenni út. Með því að tengja díóða í röð við aflinntakið er hægt að smíða ódýra-kostnað og mjög áreiðanlega öfugvörn.

Hönnunarpunktar:

Hagræðing á framleiðnispennufalli: Schottky díóður (eins og MBR1045CT) hafa aðeins 0,3V framspennufall og í 5kW stigstýringum er leiðnartap minna en 0,6%, mun lægra en hefðbundnar kísildíóðir (0,7V).
Öfug lekstraumstýring: Tilvalin díóða IC (eins og LTC4412) getur bælt öfugan lekstraum niður fyrir 1 μ A, og forðast afkastagetu rafhlöðunnar vegna lekastraums í biðham.
Bæling bylgjastraums: Með því að tengja NTC hitamæli samhliða díóðum er hægt að takmarka bylstrauminn á því augnabliki sem kveikt er á og vernda niðurstreymisþéttann.
Greining á bilunarham:
Í viðhaldstilviki vindorkustýringar, vegna skorts á bakvörn, tengdi notandinn ranglega aflgjafann, sem leiddi til sprengingar á inntaksþéttinum. Í síðari umbótaáætlun er samsett hringrás af „Schottky díóða+sjálfbatandi öryggi“ sem slítur díóðuna þegar hún er snúið við og bræðir öryggið, sem einangrar bilunina algjörlega.

3, Stýring á orkubataleiðum: lykilhlekkur til að koma í veg fyrir ofhleðslu á hemlaviðnám
Í vindorkukerfum, þegar vindhraði fer yfir nafngildi, þarf að neyta umframorku í gegnum hallastýringu eða hemlunarviðnám. Ef bremsuviðnámsrásin er ekki hönnuð á réttan hátt, getur öfugstraumur flætt inn í stjórnandann í gegnum IGBT díóðuna, sem veldur ofhitnun íhluta. Díóðan getur byggt upp sjálfstæða orkuendurheimtunarleið og tryggt að hemlunarstraumurinn losni aðeins í gegnum viðnámið.

Dæmigert forrit:

Buck circuit freewheeling díóða: Í DC/DC buck hringrásum, gefa fríhjól díóða (eins og 1N5819WS) losunarleið fyrir inductive orkugeymslu, forðast myndun háspennu aftur rafkrafts þegar slökkt er á IGBT.
Bakflæðisvarnardíóða fyrir aukahringrás: Í aukahringrás kemur díóða (eins og MBR20100CT) í veg fyrir að úttaksspennan flæði aftur til inntaksstöðvarinnar og verndar lágspennuhliðarhlutana.
Gagnastuðningur:
Prófunargögn vindorkubreytisins sýna að eftir að hafa skipt út venjulegum afriðardíóðum fyrir Schottky díóða minnkaði hitastig bremsuviðnámsins úr 120 gráðum í 85 gráður og kerfisnýtingin jókst um 3,2%.

4, klemmdíóða í fjölþrepa svæðisfræði: kjarnahluti til að bæta áreiðanleika inverter
Í fimm stiga steyptri H-brúaruppbyggingu díóðunnar, getur klemmdíóðan jafnað spennu hvers brúararms og komið í veg fyrir bilun íhluta af völdum ójafnrar spennu. Til dæmis, í beinum seguldrifnu vindorkukerfi, nær þessi svæðisfræði meðalspennu beinni nettengingu í gegnum 12 púlsa afriðara og fimm stiga inverter. Klemmudíóða dregur úr spennuálagi rofabúnaðarins niður í helming af DC strætóspennu, sem bætir verulega áreiðanleika kerfisins.

Tæknileg bylting:
Siemens notar díóða þvingaða svæðisfræði fyrir vindorkubreytistöðvar á hafi úti, nær 9 þrepa framleiðsla, þrefaldar samsvarandi skiptitíðni, dregur úr harmonic röskun niður fyrir 1,5% og dregur úr síurúmmáli um 40%.

5, Framúrskarandi tækni: Breitt bandgap díóða knýr uppfærslu vindorkukerfis
Með þroska kísilkarbíðdíóða (SiC) díóða, eru núll endurheimt öfughleðslu þeirra (Qrr ≈ 0) og háhitaþol (200 gráður) eiginleikar að flýta fyrir endurnýjun kísildíóða- á vindorkusviðinu. Til dæmis dregur Cree's C3D10060A SiC Schottky díóða úr leiðnartapi um 75% samanborið við kísildíóða við 100A/600V aðstæður, þar sem öfugt endurheimtartap nálgast núll.

Umsóknarsvið:

Hátíðni DC/DC breytir: SiC díóður geta aukið skiptitíðnina í yfir 200kHz, sem dregur verulega úr stærð spóla og þétta.
Miðspennu tíðnibreytir: Í 10kV vindorkubreytum geta SiC díóðir dregið úr fjölda straumfalla og lægra flókið kerfi.