Hvert er hlutverk díóða í inverter brúarrásum?

一, Bridge Circuit Topology: Orkurásir smíðaðar af díóðum
Brúarrásin samanstendur af fjórum skiptibúnaði (eins og IGBT, MOSFET) og fjórum díóðum, sem mynda samhverfa „H“ - lagaða uppbyggingu. Samkvæmt gerð skiptibúnaðar er hægt að skipta því í fullstýrðar brúarrásir (eins og IGBT brýr) og hálfstýrðar brúarrásir (eins og tyristor brýr), en óháð gerðinni gegna díóða mikilvægu hlutverki.

Díóðastilling í fullri brúaruppbyggingu
Í fullstýrðum fullbrúar inverter er hver skiptibúnaður (eins og IGBT) tengdur í öfugri samsíða við díóða. Til dæmis, í H-brú sem samanstendur af fjórum N-rásum MOSFET, eru díóður D1-D4 tengdar öfugt samhliða Q1-Q4 og mynda tvíátta straumrásir. Þegar Q1 og Q4 eru leiðandi, rennur straumur frá jákvæða pólnum á DC hliðinni í gegnum Q1, álag og Q4 aftur í neikvæða pólinn; Þegar slökkt er á Q1 og kveikt á Q2 flæðir álagsstraumurinn í gegnum D2 til að forðast spennustoppa.
Hlutverk díóða í staðfræði hálfbrúar
Hálfbrúarhringrás samanstendur af tveimur skiptibúnaði og tveimur þéttum, með díóðum aðallega notaðar til að klemma í þessari atburðarás. Til dæmis, í ljósvökvaspennum, klemmir hálfbrúarsvæðifræðin DC hliðarspennuna innan öruggs sviðs í gegnum díóða til að koma í veg fyrir skemmdir á skiptibúnaðinum vegna ofspennu.
2, Kjarnahlutverk díóða: frá lausagangi til orkuendurgjafar
1. Stöðug straumvörn: bælir aftur raforkukraft innleiðandi álags
Þegar inverterinn knýr innleiðandi álag (eins og mótora og spennubreytir) er álagsstraumurinn á eftir spennubreytingunum. Á því augnabliki sem slökkt er á skiptibúnaðinum mun orka hleðslusegulsviðsins mynda háan-spennutopp í gegnum raforkukraftinn (EMF), sem getur brotið niður skiptibúnaðinn. Á þessum tímapunkti veita öfuga samhliða díóðurnar fríhjólaleið fyrir álagsstrauminn og klemma aftur rafkraftinn innan öruggs spennusviðs.

Tilfelli: Í ósamstilltu mótordrifi getur statorvindan jafngilt raðtengingu viðnáms og inductance. Þegar slökkt er á IGBT rennur vindstraumurinn í gegnum öfuga samhliða díóðuna til að koma í veg fyrir að spennubroddar skemmi rafmagnstæki. Tilraunagögn sýna að bilunartíðni rofatækja í inverterum án fríhjóladíóða er meira en þrisvar sinnum meiri en í kerfum með díóða.

2. Orkuendurgjöf: að ná tvíátta flæði hvarfkrafts
Spennubreytirinn krefst samhliða þétta á DC hliðinni til að veita rás fyrir viðbragðsorku frá AC hliðinni til DC hliðarinnar. Þegar pólun útgangsspennunnar er öfug við strauminn (eins og í inductive straumstigi viðnámsálags), leiða öfugar samhliða díóður, sem gerir kleift að leiða hvarfkrafta til baka á DC hliðarþéttina í gegnum díóðurnar, forðast orkusöfnun og spennuhækkun.

Samanburðargreining: DC hlið núverandi uppspretta inverter er tengd í röð með stórum inductor, og hvarforkan er stuðpúða af inductor án þess að þörf sé á endurgjöf díóða; Spennubreytir verða að reiða sig á díóða til að búa til orkuendurgjöf, annars mun kerfið hrynja vegna viðbragðsaflssöfnunar.

3. Dáið svæðisbætur: Útrýma straumröskun af völdum rofa seinkun
Til að koma í veg fyrir beina skammhlaup- á brúararminum þarf inverterastýringin að setja inn dauðatíma (venjulega 1-5 μ s). Á þessu tímabili eru skiptitækin öll í slökktu ástandi, en álagsstraumurinn þarf samt að flæða. Andstæðar samhliða díóður leiða sjálfkrafa á dauðatíma, viðhalda straumsamfellu og forðast röskun á úttaksspennubylgjulöguninni.

Tilraunagögn: Í 10kW ljósspennubreyti án díóða fyrir dauðasvæði, nær útgangsspennan THD (heildarharmónísk röskun) 8%; Eftir innleiðingu díóða lækkaði THD niður fyrir 3%, sem bætti aflgæði verulega.

3, Dæmigert notkunarsvið: frá iðnaðardrif til nýrrar orkunetstengingar
1. Iðnaðartíðnibreytir: hár-nákvæm mótorstýring
Í iðnaðartíðnibreytum ná brúarrásir breytilegum tíðnihraðastjórnun með PWM mótun. Í þessari atburðarás þurfa díóður að þola há-rofiálag (venjulega yfir 20kHz), þannig að ofurhraða endurheimtardíóða (eins og SiC díóða) er krafist. Hægt er að stytta öfuga batatíma þeirra niður í minna en 10ns, sem er 10 sinnum hærra en hefðbundnar kísildíóða-undirstaða og dregur verulega úr skiptatapi.

Tilfelli: Eftir að kísil-undirstaða tæki voru skipt út fyrir SiC díóða jókst kerfisnýtni tíðnibreytirs valsverksmiðju í ákveðnu stálfyrirtæki úr 96% í 98,5% og árlegur orkusparnaður náði 2 milljónum kWh.

2. Photovoltaic inverter: Hámarks Power Point Tracking (MPPT)
Í ljósnetstengdum inverterum þarf brúarrásin að ná DC í AC umbreytingu á meðan hámarka orkuframleiðslu skilvirkni með MPPT reiknirit. Í þessari atburðarás þurfa díóður að halda jafnvægi á lágu framspennufalli og mikilli þolspennugetu. Til dæmis getur notkun Schottky díóða dregið úr framspennufalli úr 0,7V í 0,3V og þannig dregið úr aflmissi.

Samanburður gagna: Í 100kW ljósaspennubreyti getur notkun Schottky díóða aukið árlega orkuframleiðslu um 12000 kWst og stytt endurgreiðslutíma fjárfestingar um 6 mánuði samanborið við venjulegar díóða.

3. Mótorstýring rafknúinna ökutækja: aflbreyting með mikilli-þéttleika
Mótorstýring rafknúinna ökutækja þarf að ná mikilli aflþéttleikabreytingu á takmörkuðu rými. Díóðurnar í brúarrásum þurfa að standast háan straumþéttleika (venjulega yfir 200A/cm ²), þannig að kröppuð díóðaeining er nauðsynleg til að ná lágri varmaviðnámstengingu með silfurhertutækni, sem tryggir stöðuga notkun tækisins við háan hita upp á 150 gráður.

Tæknibylting: Nýjasta mótorstýring ákveðins bílafyrirtækis notar krumpaða SiC díóða mát, með aflþéttleika upp á 50kW/L, sem er þrisvar sinnum hærra en hefðbundnar kísillausnir-undirstaða, og skilvirkni kerfisins hefur farið yfir 98,5%.