Hvernig á að ná straumeinangrun díóða í fjölþrepa inverterkerfum?

一, eðlisfræðilegur grundvöllur díóðustraumeinangrunar
Kjarnaeinangrunargeta díóða kemur frá einstefnuleiðni PN-móta. Þegar það er beitt áfram, dreifast göt á P svæðinu og rafeindir á N svæðinu til að mynda lágviðnámsbraut og á viðnámið getur verið allt að 0,1 Ω; Þegar öfug hlutdrægni er stækkað stækkar breidd eyðslulagsins með vaxandi spennu, myndar megaóhm ​​stigi háviðnáms einangrun og hindrar öfugstraumsgetu upp í míkróamper. Þessi ósamhverfa leiðandi eiginleiki gerir það að náttúrulegu straumeinangrunartæki.

Í fjölþrepa inverterkerfi ná díóðir millistiga einangrun með því að búa til einstefnustraumsleið. Til dæmis, í tveggja-þrepa ljósspennubreytir, getur einangrunardíóðan, sem er tengd samhliða við úttak framhliða-DC/DC breytisins, komið í veg fyrir straumbakflæði af völdum bilana í-aftan-endaraflbúnaðinum og verndað framhliða-aflbúnaðinn. Tilraunagögn sýna að þegar 1N4148 merkjadíóðan er notuð er öfuglekastraumurinn aðeins 0,1 μA við bakspennu 50V og skilvirk einangrun fer yfir 99,999%.

2, Dæmigert einangrunarforrit í fjölþrepa inverterkerfum
1. Val á aflbraut fyrir steypta H-brúinvertara
Í H-brú STATCOM (Static Synchronous Compensator) er hver H-brúareining tengd samhliða í gegnum DC hliðarþétta. Þegar skammhlaupsbilun í DC hlið þétti á sér stað í ákveðinni einingu geta Schottky díóður (eins og SB560, með framspennufalli upp á 0,5V) tengdar samhliða báðum endum þéttans sjálfkrafa hindrað útbreiðslu bilunarstraums til annarra heilbrigðra eininga. Hermun sýnir að þetta kerfi gerir kerfinu kleift að ljúka bilunareinangrun innan 0,1 ms, sem er þremur stærðargráðum hraðar en hefðbundin gengiskerfi í viðbragðshraða.

2. Einangrun undireininga á fjölþrepa breyti (MMC)
MMC undireiningin samþykkir hálfa brúarbyggingu. Þegar þéttaspenna undireiningarinnar er í ójafnvægi getur raðtengd hraðbata díóða (eins og RF306, öfugur endurheimtartími 35ns) komið í veg fyrir ofhleðslu þétta. Samkvæmt gögnum frá ± 500kV DC flutningsverkefni Tennet í Þýskalandi, eftir að þetta kerfi var tekið upp, minnkaði sveiflusvið spennu undireiningarþétta úr ± 15% í ± 3% og skilvirkni kerfisins batnaði um 1,2 prósentustig.

3. Óþarfi aflgjafahönnun fyrir ljósnet tengda invertera
Í strengjaljósspennuinverterum eru margar MPPT (Maximum Power Point Tracking) rásir notaðar til að ná fram offramboði afl í gegnum díóða eða hliðarrásir. Þegar úttaksstyrkur ákveðinnar rásar minnkar vegna skuggahindrunar skiptir Schottky díóðan (eins og MBR2045CT, með framspennufalli upp á 0,32V) sjálfkrafa yfir á heilbrigða rásina til að tryggja stöðugt úttaksafl. Prófanir hafa sýnt að þetta kerfi getur aukið raforkuframleiðslu ljósvaka um 8% -12%, sérstaklega í aðstæðum sem eru að hluta til hindraðar þar sem kostirnir eru verulegir.

3, Verkfræði hagræðingu og frammistöðu bæta aðferðir
1. Val á lágtapsdíóðum
Framspennufall (0,6-0,7V) hefðbundinna sílikondíóða getur valdið verulegu tapi í hástraumsnotkun. Notkun kísilkarbíðs (SiC) Schottky díóða (eins og C3D06060A, framspennufall) 1,3V@10A ) Það getur dregið úr leiðnartapi um 60%. Í 100kW ljósvaka inverter dregur þetta kerfi úr díóðutapi úr 120W í 48W og bætir skilvirkni kerfisins um 0,05 prósentustig.

2. Reverse bati lögun hagræðingu
Í hátíðnirofaforritum hefur öfugur batitími (trr) díóða bein áhrif á rofatap. Notkun á hraðbata díóðum (eins og FR307, trr=100ns) getur dregið úr IGBT rofatapi um 35% miðað við venjulega afriðara (trr=500ns). Eftir að þetta kerfi var tekið upp jókst fullhleðsluskilvirkni Siemens SIRIUS röð invertara úr 98,2% í 98,7%.

3. Innbyggð einangrunarlausn
Hin fullkomna díóða stjórnandi byggt á MOSFET (eins og LM5050) nær núll endurheimtartíma með virkri stjórn. Í Megapack orkugeymslukerfi Tesla dregur þessi lausn úr einangrunartapi milli þyrpinga úr 2,5W í 0,3W og bætir skilvirkni kerfislotunnar um 0,2 prósentustig. Á sama tíma minnkar 0,05V leiðsluspennufall hans um 90% samanborið við hefðbundnar díóða, sem bætir verulega skilvirkni orkuskipta.

4, Frontier tækniþróun
1. Notkun breitt bandgap hálfleiðara tæki
Gallium nitride (GaN) diodes are gradually replacing silicon devices in high-end fields such as 5G base station power supplies and aerospace power supplies due to their ultra-low on resistance (0.1m Ω· cm ²) and high-frequency characteristics (fT>1GHz). EPC2054 GaN díóðan sem EPC fyrirtæki setti á markað hefur aðeins 0,2V framspennufall við 10A straum, sem er 85% lægra en SiC tæki.

2. Samþætting greindar einangrunartækni
Snjöll díóðaeiningin ásamt stafrænni stýritækni getur náð kraftmikilli spennufallsuppbót og bilunarspá. Power Grid röð af snjöllum einangrunardíóðum sem ABB fyrirtæki hleypti af stokkunum fylgist með breytum eins og hitastigi tengipunkta og straumi í rauntíma í gegnum innbyggða-skynjara og varar við hugsanlegum bilunum 0,5 ms fyrirfram, sem eykur meðaltíma kerfisins milli bilana (MTBF) í 200000 klukkustundir.

5, Helstu atriði í verkfræðistörfum
1. Parameter samsvarandi hönnun
Val á díóðum krefst yfirgripsmikillar skoðunar á framspennufalli (Vf), afturábaks endurheimtartíma (trr), hámarks bakspennu (VRRM) og málstraumi (IF). Til dæmis, í 1500V ljósvakakerfi, þarf að velja díóða með VRRM Stærra en eða jafnt og 1800V, og 30% núverandi framlegð ætti að vera frátekin.

2. Bestun hitauppstreymis
Í há-aflforritum er hitastýring díóðamóta lykilatriði. Samsett hitaleiðnikerfi sem notar hitaleiðandi sílikonfeiti (hitaviðnám 0,5 gráður /W) og ál undirlag (varmaviðnám 1 gráðu /W) getur lækkað hitastig mótamótanna úr 125 gráður í 85 gráður undir 100A straumi, lengt endingartíma tækisins um meira en þrisvar sinnum.

3. Rafsegulfræðileg eindrægni hönnun
Dí/dt hávaða sem myndast af díóðarofum þarf að bæla niður með RC biðminni. Í 10kW inverter getur biðminni sem notar 0,1 μ F filmuþétta og 10 Ω viðnám dregið úr spennuyfirskoti úr 50V í 5V, uppfyllt IEC 61000-4-5 rafsegulsamhæfisstaðalinn.

6, Umsóknarmál iðnaðarins
1. Huawei SUN2000-125KTL Photovoltaic Inverter
Þessi vara tekur upp steypta H-brúaruppbyggingu, þar sem hver H-brúarútgangur er tengdur samhliða hraðbata díóðu (BYV29-1000, trr=50ns) til að ná milli þrepa straumeinangrun. Raunveruleg prófunargögn sýna að í aðstæðum sem eru að hluta til hindraðar eykst raforkuframleiðsla kerfisins um 9,3% miðað við hefðbundnar lausnir og skilvirkni í Evrópu nær 98,8%.

2. Siemens SICAM AIS rist stabilizer
Í STATCOM forritum notar tækið kísilkarbíð díóða einingar (C4D20120D) til að minnka skiptatap undireininga um 40%. Raunveruleg mæling á þýska raforkukerfinu sýnir að viðbragðstími kerfisins hefur verið styttur úr 10 ms í 3 ms og kraftmikil viðbragðsaflsstuðningsgeta hefur verið aukin um þrisvar.