Hvernig aðstoða díóður vindorkukerfi við að skipta á milli DC/AC stillinga?

一, Grundvallarhlutverk díóða í stillingu fyrir vindorkukerfi
1. Leiðrétting frá AC til DC: draga úr flutningstapi
Breyta þarf riðstraumsaflinu frá vindmyllum í jafnstraumsafl í gegnum afriðlarrásir til að draga úr orkutapi við langa-flutning. Hin hefðbundna nálgun notar sílikon-undirstaða díóða til að mynda óstýranlega afriðunarbrú, sem byggist á einstefnuleiðni díóðanna: þegar riðstraumurinn er í jákvæðu hálfferli leiða díóðurnar og straumurinn flæðir til DC hliðarinnar; Við neikvæða hálftímann er slökkt á díóðunni og hindrar öfugan straum. Til dæmis notar ákveðin vindorkuver á hafi úti fjögurra díóða brúarafriðrás til að breyta þriggja-fasa riðstraumsafli vindmyllunnar í jafnstraumsafl, sem er sent til straumbreytistöðvarinnar á landi í gegnum 200 kílómetra sæstreng, sem dregur úr flutningstapi um meira en 30% miðað við riðstraumslausnina.

2. DC til AC inverter: samsvarandi netkröfur
Landbreytistöðin þarf að snúa jafnstraumsafli yfir í riðstraum til að sameinast raforkukerfinu. Þrátt fyrir að inverter ferlinu sé aðallega lokið með fullstýrðum tækjum eins og IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), gegna díóðir enn lykilhlutverki í inverter hringrásinni:

Stöðug straumvörn: Á því augnabliki sem slökkt er á IGBT þarf að losa strauminn í inductive álaginu í gegnum samfellda straumdíóðuna til að koma í veg fyrir að spennustoppar skemmi tækið;
Dauðatímajöfnun: Í inverterstýringu ætti að stilla dauðatíma til að forðast bein tengingu milli efri og neðri röranna. Díóðan getur veitt slóð fyrir straum á þessu tímabili, sem dregur úr bjögun úttaksbylgjulögunar.
Til dæmis, 500MW vindorkuverkefni á hafi úti notar MMC (Modular Multilevel Converter) tækni, með andstæðingur samhliða díóðum stilltar í hverri undireiningu til að tryggja stöðugan rekstur kerfisins við erfiðar aðstæður.
2, Þróun díóðatækni: frá óvirkri leiðréttingu til virkrar stjórnunar
1. Kísilkarbíðdíóða: bætir há-tíðni og há-hitaafköst
Hefðbundnar kísilldíóðar þjást af löngum endurheimtartíma og miklu tapi í hátíðniskiptaaðstæðum. Kísilkarbíð (SiC) díóða, með breitt bandbil eiginleika þeirra, stytta öfuga batatíma í innan við 10ns og auka skiptitíðnina í yfir 100kHz, sem dregur verulega úr tapi á inverter. Til dæmis, eftir að hafa tekið upp SiC Schottky díóða í vindorkubreytir, jókst skilvirkni kerfisins úr 96% í 98,5% og árleg orkuframleiðsla jókst um um 2 milljónir kWst. Að auki geta SiC díóðir starfað stöðugt við háan hita upp á 200 gráður, aðlagast erfiðu umhverfi eins og mikilli saltúða og miklum raka í vindorku á hafi úti.

2. Samstillt leiðréttingartækni: draga úr leiðnartapi
Í lágspennu og hástraumssviðsmyndum verður framspennufall (VF) díóða aðal uppspretta taps. Samstillt leiðréttingartækni notar MOSFETs í stað díóða og stjórnar rafleiðni og slökkvi á MOSFET til að draga úr leiðnispennufallinu niður fyrir 0,01V. Til dæmis notar ákveðið vindorkugeymslukerfi samstillta leiðréttingarrás, sem dregur úr tapinu úr 700W af sílikondíóða í 10W við 1000A straum og bætir skilvirkni um 98,6%.

3. Greindur díóða mát: samþætting og stafræn væðing
Nútíma vindorkukerfi gera mjög miklar kröfur um áreiðanleika til díóða. Snjalla díóðaeiningin nær sjálfsgreiningu og vernd ástands með því að samþætta hitaskynjara, spennueftirlitsflísar og akstursrásir

Yfirhitavörn: Þegar hitastig mótanna fer yfir 150 gráður, slítur einingin sjálfkrafa af straumnum;
Spennujöfnun: Í samhliða díóðahópum er leiðsluhornið stillt með rauntímavöktun til að forðast staðbundið ofhleðslu;
Samskiptaviðmót: Styður CAN bus eða Ethernet til að hlaða upp rekstrargögnum í SCADA kerfi fyrir fjarstýringu og viðhald.
Snjall díóðaeiningin sem vindorkuframleiðandi hefur hleypt af stokkunum hefur verið notuð í yfir 10GW vindorkuverkefnum um allan heim, með bilanatíðni lækkað um 80% miðað við hefðbundnar lausnir.
3, Dæmigert notkunarsvið: frá landi til djúpsjávar
1. Vindorka á landi: Háspennujafnstraumssending (HVDC)
Í stórum-vindorkustöðvum á landi getur notkun HVDC tækni dregið úr flutningstapi og bætt stöðugleika netsins. Sem upphafspunktur HVDC þurfa díóða afriðunarstöðvar að þola háspennu og mikla straumbylgju. Til dæmis, í ákveðnu ± 800kV ofur- háspennu jafnstraumsflutningsverkefni, notar afriðlarstöðin 12 púlsa brúarafriðunarrás sem samanstendur af 24 SiC díóðum með 1200V þolspennu og 600A straum. Árleg flutningsgeta einnar stöðvar nær 5 milljörðum kWh.

2. Vindorka á hafi úti: Sveigjanlegur jafnstraumsflutningur (VSC-HVDC)
Tengja þarf vindorkuver í djúpsjávarnetinu með sveigjanlegri jafnstraumsflutningstækni. Í kerfinu sem byggir á spennugjafabreyti (VSC) eru díóður notaðar fyrir:

Byrjunarviðnám: Í hleðslufasa breytisins er framhjá viðnáminu í gegnum díóða til að forðast ofspennu;
Skammhlaupsvörn á DC hlið: Þegar skammhlaup á sér stað á DC hlið, hindrar díóðan fljótt bilunarstrauminn og kaupir tíma fyrir aflrofann að virka.
Ákveðið evrópsk vindorkuverkefni á hafi úti tekur VSC-HVDC tækni. Í 200 kílómetra sendingarfjarlægð styttir díóðavarnarrásin þann tíma sem fjarlægir skammhlaupsvillu í 5ms og dregur úr endurheimtartíma kerfisins úr 30 mínútum í 5 mínútur.
3. Vindorkuvetnisframleiðsla: rafgreiningarklefa aflgjafastýring
Í „vindorku+vetnisorku“ tengikerfinu eru díóðir notaðar til að stjórna DC aflgjafa rafgreiningarfrumna:

Andstæðingur bakflæðisvörn: Þegar sveiflur í vindorku veldur því að spenna rafgreiningarklefans er hærri en DC strætó, hindrar díóðan öfugstrauminn til að koma í veg fyrir skemmdir á búnaði;
Samhliða tenging margra rafgreiningarfrumna: Sjálfvirk straumdreifing er náð með díóðum til að forðast samhliða hringrás.
Í 10MW vindorku vetnisframleiðslu sýnikennsluverkefni, er díóða einangrað rafgreiningarfrumuflokkur notaður, með kerfisnýtni upp á 75% og vetnishreinleika yfir 99,99%.