Hvernig skipta díóða aflflæði í blendingsorkuinverter kerfum?

一, Tæknileg meginregla: Einátta leiðni og hraður endurheimtaeiginleikar díóða
1. Einátta leiðnieiginleiki: að smíða „einstefnuloka“ fyrir aflflæði
Kjarni eðliseiginleika díóða er einátta leiðni, sem leyfir aðeins straum að flæða frá rafskautinu (A) til bakskautsins (K), og sýnir mikla viðnám þegar snúið er við. Í tvinnorku inverter kerfum er þessi eiginleiki notaður til að einangra mismunandi aflgjafa og koma í veg fyrir afturflæði orku. Til dæmis:

Ljósvökvakerfi tengd atburðarás: Þegar úttaksspenna ljósakerfisins er hærri en netspennan, leiðir díóðan og veitir raforku inn í ristina; Ef spenna raforkukerfisins hækkar óeðlilega (svo sem ofspenna) mun díóðan snúast við og skera sig úr til að forðast skemmdir á ljósvakakerfinu.
Hleðsla og afhleðsla orkugeymslukerfis: Við hleðslu rafhlöðunnar tryggja díóður að straumur flæði aðeins frá ristinni eða ljósakerfi til rafhlöðunnar; Við afhleðslu getur öfug stöðvunareiginleikinn komið í veg fyrir að rafhlaðaorka flæði aftur til álags sem ekki er markmið.
2. Fljótur bati eiginleiki: lykillinn að því að draga úr rofa tapi
Í hátíðniviðskiptakerfum þurfa díóður oft að skipta á milli leiðni- og stöðvunarástands. Reverse recovery time (TRR) er kjarnabreyta til að mæla frammistöðu þess, sem vísar til tímans sem þarf til að geymda hleðslan losni þegar díóðan fer úr leiðandi ástandi í stöðvunarástand. TRR hefðbundinna kísildíóða er venjulega nokkur hundruð nanósekúndur, á meðan hægt er að stytta hraðbata díóða í tugi nanósekúndna og kísilkarbíð (SiC) díóða eru nær núll endurheimtartíma.

Hagræðing á hátíðnirofatapi: Í PWM mótun invertara, ef díóðan trr er of löng, mun það valda því að rofatransistorinn (eins og MOSFET/IGBT) lendir í öfugum endurheimtarstraumstökkum þegar þeir leiða, sem eykur tap. Til dæmis, þegar 50kW inverter notar hefðbundnar sílikon díóða, er rofi tapið 15%; Eftir að hafa verið skipt út fyrir SiC díóða minnkaði tapið í 5% og nýtingin jókst um 2,3%.
Samstillt leiðréttingartækni: Í lágspennu og háum straumsaðstæðum (eins og 48V DC strætó) verða Schottky díóður ákjósanlegur kostur fyrir samstilltar leiðréttingarrásir vegna ofur-lágts framspennufalls (0,15-0,45V) og hraðvirkrar endurheimtareiginleika, sem getur dregið úr leiðnartapi um 40% -60%.
2, Umsóknaratburðarás: Dæmigerð útfærsla á fjölorkuskiptum
1. Photovoltaic orku geymsla rist þriggja uppspretta samræmd stjórn
Í samþætta ljósageymslukerfinu eru díóðar notaðar í samsetningu til að ná sveigjanlegri skiptingu á mörgum orkugjöfum

Inntaksleiðréttingarþrep: Ljósvökvajafnstraumurinn er leiðréttur með hraðbata díóða og tengdur samhliða orkugeymslurafhlöðunni við DC strætó. Díóðan einangrar ljósvakann og rafhlöðuna og kemur í veg fyrir að rafhlaðan hleðst aftur á ljósafhlöðuna á nóttunni.
Output inverter þrep: DC strætó er breytt í AC afl í gegnum inverter brú, og samhliða fríhjóladíóða (eins og ofurhröð bata díóða) veita fríhjólaleið þegar slökkt er á skiptisímanum og forðast spennu toppa af völdum skyndilegra breytinga á inductance orku.
Skipt um nettengd/slökkt netkerfi: Þegar rafmagnskerfið bilar, einangrar kyrrstöðurofinn rafmagnsnetið í gegnum díóða og kerfið skiptir yfir í slökkt netkerfi; Eftir að aflgjafinn hefur verið endurheimtur, stillir samstillingarreikniritið úttaksfasa invertersins til að láta díóðuna leiða í öfugan farveg og ná fram óaðfinnanlegu nettengingu.
2. Tvíátta aflflæði hleðslustöðva fyrir rafbíla
Í V2G (Vehicle to Grid) tækni styðja díóður tvíátta orkuskipti milli rafhlöðunnar og netsins:

Hleðslustilling: Rafstraumur frá neti er breytt í DC afl í gegnum afriðladíóða til að hlaða rafhlöðuna. Á þessum tímapunkti kemur díóðan í veg fyrir að orka rafhlöðunnar flæði aftur inn í ristina.
Afhleðsluhamur: Jafnstraumur rafhlöðunnar er breytt í riðstraum í gegnum inverter díóða og færður inn á rafmagnskerfið. Kísilkarbíðdíóða, með lágu TRR eiginleikum sínum, geta dregið úr rofatapi um meira en 30% og bætt losunarskilvirkni.
Tvíátta DC/DC stjórn: BUCK-BOOST hringrásin skiptir á milli hleðslu og afhleðslu með því að stjórna stefnu inductor straumsins milli rafhlöðunnar og DC strætósins. Díóðan einangrar tvíátta aflflæði meðan á þessu ferli stendur og tryggir að orka sé send í einstefnu til markenda.
3, Valstefna: Listin að koma jafnvægi á hagkvæmni og kostnað
1. Forgangsflokkun færibreytu
High frequency scenario: trr>Vf>PIV>kostnaður. Til dæmis, í inverterum með skiptitíðni yfir 100kHz, eru kísilkarbíðdíóða eini kosturinn.
Low voltage and high current scenarios: Vf>cost>trr>PIV. Í 48V DC kerfi geta Schottky díóður dregið verulega úr leiðnartapi.
High reliability scenario: temperature stability>PIV>trr>Vf. Rafknúin ökutæki ættu að setja í forgang að velja díóða með neikvæðum hitastuðli (Vf minnkar með hækkandi hitastigi), eins og SiC tæki.
2. Pökkun og hitaleiðni hönnun
Lágt afl atburðarás: Forgangsraðaðu SMA/SMB umbúðum (eins og SS14 Schottky díóða) til að spara PCB pláss.
Mikil aflsviðsmynd: Notaðu TO-220 eða TO-247 umbúðir, ásamt hitaköfum eða fljótandi kælikerfi. Til dæmis notar 100kW ljósvaka inverter SiC díóða pakkaðar í TO-247, með hitastigi tengis stjórnað innan 125 gráður.
3. Jafnvægi kostnaðar og frammistöðu
Atburðarás með takmörkuðu fjárhagsáætlun: Í afltíðnibreytiranum er hægt að velja 1N4007 röð kísildíóða (kosta um 0,1 júan/einingu) en skilvirknitapið er um 1%.
Afkastamikil atburðarás: Þó að kostnaður við kísilkarbíðdíóða sé hár (um 5 júan/einingu) geta þær bætt skilvirkni um meira en 2% og hægt að nota þær í langan tíma til að endurheimta kostnað. Til dæmis, eftir að hafa tekið upp SiC tæki í 1MW ljósaafstöð, jókst árleg raforkuframleiðsla um 210.000 kWh og endurgreiðslutími fjárfestingar var aðeins 1,8 ár.
4, Hagnýtt tilfelli: Skilvirkni stökk ljósvaka invertera
5kW ljósvaka inverter notaði upphaflega 1N4007 sílikon díóða, með mælda skilvirkni upp á 95,3%. Með eftirfarandi hagræðingum:

Inntaksleiðrétting: skipt út fyrir GBJ801 aflbrúarstafla (Vf=1.1V, trr=500ns), skilvirkni aukist í 95,8%.
Úttakslausn: Með því að nota MUR860 ofurhraða endurheimtardíóða (trr=35ns), er skilvirknin aukin í 96,5%.
DC-DC aukning: Við kynnum C3D06060A kísilkarbíðdíóða (trr=10ns), skilvirknin nær að lokum 97,2%.
Hagfræðileg greining: Eftir hagræðingu jókst árleg virkjun um 4,2%. Reiknað á verði 0,5 Yuan á kílóvattstund, jukust árlegar tekjur um 1050 Yuan; Búnaðarkostnaður hefur aukist um 800 Yuan og endurgreiðslutími fjárfestingar er aðeins 0,8 ár.