Hverjar eru afleiðingar skammhlaups díóða eða opinnar hringrásar á orkukerfið?

一, Keðjuverkun skammhlaupsbilunar í díóða
1. Skammhlaupsbúnaður og kveikjuskilyrði
Skammhlaup díóða stafar venjulega af bilun í flísum, sprungum í umbúðum eða lélegri lóðun. Í umhverfi með háum hita og háum raka getur rakaupptaka og stækkun umbúðaefna valdið því að innra málmlagið brotni; Í yfirspennuatburðarás geta PN-mót verið varanlegt vegna snjóflóðabilunar. Til dæmis varð fyrir skammhlaupi innan 10 ms í photovoltaic inverter verkefni vegna öfugra ofspennu díóðunnar af völdum eldinga.

2. Áhrif á kerfisstigi
(1) Breyting á orkuflutningsleið
Bilun í afriðunarrás: Í brúarafriðli hringrás, ef díóða er skammhlaup, mun það valda beinni leiðni milli AC og DC hliðar, sem leiðir til mettunar spenni eða inductor. Vegna skammhlaups í afriðlardíóðunni í tilteknu orkugeymslukerfisverkefni hækkaði inntaksstraumurinn í þrisvar sinnum hærra gildi og spennirinn brann út innan 5 sekúndna.
Skammhlaup í fríhjólarásinni: Í mótordrifinu eða inductive orkugeymslurásum getur skammhlaup í fríhjóladíóðunni skaðað orkuendurgjöfina. Til dæmis, í ákveðnu rafknúnu ökutækis inverter verkefni, vegna skammhlaups í fríhjóladíóðunni, var bakraafkraftur mótorsins beint á aflbúnaðinn, sem olli því að IGBT einingin sprakk innan 100 μ s.
(2) Bilun í verndarbúnaði
Bilun í öfugvörn: Í jafnstraumskerfum getur skammhlaup í öfugvörn díóðunnar valdið beinum skemmdum á búnaðinum þegar aflskautinu er snúið við. UPS verkefnið í ákveðnu gagnaveri varð fyrir meira en 500.000 Yuan tapi vegna skammhlaups -andstæðingsdíóðunnar, sem olli því að afriðunareiningin brann út meðan á viðhaldi stóð.
Yfirspennuvörn framhjáveitu: Skammhlaup TVS díóða mun valda því að það missir klemmuvirkni sína og ofspenna verður beint send til síðari hringrásar. Vegna skammhlaups TVS díóða í ákveðnu ljósaflskerfisverkefni hækkaði útgangsspenna íhlutanna upp í 1000V (metið 600V), sem olli-miklum bilunum í inverter.
(3) Hætta á hitauppstreymi
Skammhlaup veldur breytingu á straumleiðinni, sem leiðir til verulegrar aukningar á staðbundnum straumþéttleika. Próf á vindorkubreytiverkefni sýndi að eftir skammhlaup díóða hækkaði mótshitastig aðliggjandi rafmagnstækja úr 85 gráðum í 200 gráður innan 2 sekúndna, sem olli hitauppstreymi keðju.

2, Kerfishætta vegna bilana í opnum hringrás díóða
1. Opið hringrásarkerfi og dæmigerðar aðstæður
Opið hringrás er venjulega af völdum suðuhruns, spónabrots eða blýbrots. Í titringsumhverfi (eins og rafknúnum ökutækjum) er blýþreytubrot algeng orsök; Við háhitasviðsmyndir getur misræmi milli varmaþenslustuðuls umbúða og flísar leitt til sprungna.

2. Áhrif á kerfisstigi
(1) Truflun á orkuflutningi
Rekstrarúttakstap: Í þriggja-fasa leiðréttingarrás, ef díóða er opin hringrás, mun það valda aukningu á úttaksspennu. Ákveðið aflgjafaverkefni í iðnaði olli því að útgangsspennugára jókst úr 5% í 30% vegna opins hringrásar díóðunnar, sem leiddi til rangrar notkunar á hleðslubúnaðinum.
Aftengd fríhjólarás: Í inductive orkugeymslurás getur opin fríhjóladíóða valdið því að orka inductor losnar hvergi, sem leiðir til háspennutoppa. Ákveðið LED ökumannsverkefni varð fyrir aukningu á inductor spennu í 800V (metið 400V) vegna opins hringrásar í fríhjóladíóðunni, sem leiddi til MOSFET bilunar.
(2) Tap á verndaraðgerð
Yfirstraumsvarnarbilun: Í samhliða díóðahópi, ef ein af díóðunum er opin, þurfa díóðurnar sem eftir eru að bera meiri straum. Ákveðið verkefni fyrir jafnvægisrás fyrir orkugeymslu rafhlöðu olli ofhleðslu og brennslu á öðrum díóðum vegna opins hringrásar einnar díóðu, sem leiddi til ofhleðslu á rafhlöðupakkanum.
Bilun í einangrunarvirkni: Í ljósvakaeiningum stigi vörn, opið hringrás í framhjáveitu díóða getur aukið heitur blett áhrif. Vegna opinnar hringrásar framhjáveitu díóðunnar í ákveðnu ljósavirkjunarverkefni hækkaði hitastig ákveðins íhluta í 150 gráður undir skugga hindrun, sem olli glerbroti.
(3) Stöðugleiki kerfisins minnkar
Opin hringrás getur valdið breytingum á jarðfræði hringrásarinnar, sem getur leitt til ómun eða sveiflu. Tiltekið verkefni í hleðslueiningu rafknúinna ökutækja upplifði opna hringrás díóða, sem olli því að LLC ómun hringrásin varð afstillt og úttaksspennan sveiflaðist um meira en ± 15%, sem olli hlífðarstöðvun.

3, Afleiðingar bilana í dæmigerðum orkukerfum
1. Ljósvökvavirkjunarkerfi
Áhrif íhlutastigs: Opið hringrás í framhjáleiðisdíóðunni getur valdið því að hitastigshitastig íhlutarins fari yfir mörkin þegar það er hindrað að hluta, sem flýtir fyrir öldrun umbúðaefnisins; Skammhlaup getur valdið bilun í DC hliðarboga. Samkvæmt tölfræði frá 5MW ljósaafstöð, eru bilanir í díóða 18% af bilunum í íhlutum, sem leiðir til árlegs taps upp á yfir 500.000 kWst af orkuframleiðslu.
Áhrif inverter stigs: Skammhlaup afriðandi díóða getur valdið stjórnlausri DC strætóspennu, sem leiðir til sprengingu IGBT mát; Opið hringrás leiðir til hlés inntaksstraums, sem veldur hávaða og titringi í spenni.
2. Orkugeymslukerfi
Jafnvægisáhrif rafhlöðu: Opið hringrás í jafnvægisrásardíóðunni getur leitt til aukinnar ósamræmis í rafhlöðupakkanum og stytt líftíma hringrásarinnar; Skammhlaup getur valdið ofhleðslu/ofhleðslu. Vegna bilunar í jafnvægisdíóða tiltekins orkugeymsluvirkjunarverkefnis hefur afkastagetu rýrnunartíðni rafhlöðupakka aukist úr 3% á ári í 8% á ári.
DC/DC umbreytingaráhrif: Opið hringrás samstilltur afriðlardíóða getur leitt til lækkunar á skilvirkni um meira en 10%; Skammhlaup getur valdið ofhleðslu útgangsspennu.
3. Hleðslukerfi rafbíla
Áhrif hleðslueiningarinnar: Skammhlaup í PFC hringrás díóða getur valdið því að inntaksstraumsröskun fari yfir staðalinn, sem kallar á netvörn; Opin hringrás mun valda því að aflstuðullinn fer niður fyrir 0,7 og leiðir til sektar frá raforkukerfinu.
Áhrif bílhleðslutækis: Opið hringrás úttaksafriðardíóða mun valda truflun á hleðslu; Skammhlaup getur valdið ofspennu í rafhlöðunni. Í ákveðnu innköllunaratviki ökutækja voru yfir 20.000 ökutæki innkölluð vegna hættu á skammhlaupi úttaksdíóða.
4, Bilunargreining og verndarstefna
1. Vöktunartækni á netinu
Spennu-/straumvöktun: Rauntímavöktun á spennu og straumi yfir díóðuna í gegnum Hall-skynjara, kveikir á viðvörun ef óeðlileg sveifla er yfir 10%.
Infrared temperature measurement: Infrared thermal imager is used to monitor the surface temperature of the diode. When the junction temperature exceeds the limit (such as SiC diode>175 gráður), það slekkur sjálfkrafa á.
Viðnámsrófsgreining: Með því að sprauta inn hátíðnimerkjum til að greina samsvarandi röð viðnám díóða, nálgast viðnámið óendanlegt í opinni hringrás og núll í skammhlaupi.
2. Óþarfi hönnun
Samhliða offramboð: Margar díóðar eru tengdar samhliða í mikilvægum hringrásum og kerfið getur samt starfað ef ein bilun kemur upp. Til dæmis notar ákveðinn vindorkubreytir 4 samhliða SiC díóða og kerfisvirkni minnkar aðeins um 2% eftir eina opna hringrás.
Varaleið: Settu upp vélrænan rofa samhliða díóðu í bakrásinni og skiptu sjálfkrafa yfir í rofaleiðina þegar díóðan bilar.
3. Uppfærsla á efni og ferli
Rakaþolnar umbúðir: Keramik eða loftþéttar umbúðir eru notaðar til að sannreyna áreiðanleika með tvöföldum 85 prófunum (85 gráður / 85% RH/1000 klst.).
Lágspennu lóðun: Notaðu blý-lausa lóðmálmur og teygjanlegt lóð til að sannreyna þreytuþol með titringsprófun (eins og 5-2000Hz/10g).
5, Dæmi: Díóðabilun í vindorkubreytir á hafi úti
Ákveðið vindorkuverkefni á hafi úti er staðsett á svæði sem er viðkvæmt fyrir fellibyl og upprunalega hönnunin notaði venjulegar kísildíóða-. Eftir 2 ára rekstur slitnuðu margar díóðaleiðslur (opnar hringrás) vegna titrings og 3 díóðar voru skammhlaupar vegna saltúða tæringar. Bilun sem veldur:

Truflun á orkuflutningi: 12 inverterar slökktir, sem leiðir til daglegrar taps upp á meira en 50MWh af orkuframleiðslu á hvern inverter;
Keðjuskemmdir á búnaði: Sprenging í IGBT mát af völdum skammhlaups, viðgerðarkostnaður fer yfir 2 milljónir júana;
Niðurbrot kerfisstöðugleika: Opin hringrás leiðir til hlés inntaksstraums og spenni hávaði nær 85dB (hönnun<65dB).
Umbótaáætlunin felur í sér:

Uppfærsla tækis: Skiptu út fyrir SiC díóða og keramikumbúðir;
Byggingarstyrking: með titringsjöfnunarfestingum og þremur sönnunarhúðum;
Vöktunaruppfærsla: Settu upp innrauða hita- og titringsskynjara.
Eftir endurbætur hefur kerfið verið í gangi stöðugt í 3 ár án nokkurra díóðabilana, með árlegri raforkuaukningu um 12% og viðhaldskostnaði um 70%.