Mun díóðabilun leiða til lækkunar á skilvirkni orkugeymslukerfisins?

一, Diode Failure Mode og skilvirknistapskerfi
1. Rýrnun á öfugum bataeiginleikum
Í hátíðniskiptaaðstæðum, eins og andstæðingur-samhliða fríhjóladíóða IGBT-eininga í orkugeymslubreytum PCS, eru öfugendurheimtartími (Trr) og endurheimtarhleðsla (Qrr) díóðunnar kjarnafæribreytur sem ákvarða skilvirkni. Þegar Trr er of langur eða Qrr er of stór mun díóðan mynda verulegan „halastraum“ meðan á slökkvaferlinu stendur, sem leiðir til eftirfarandi vandamála:

Skyndileg aukning á rofatapi: Fyrir hverja 10ns aukningu á Trr getur rofatap aukist um 5% -8%. Til dæmis, í ákveðnu tilviki ljósvaka inverter, eftir að Trr hrakaði úr 35ns í 80ns, minnkaði skilvirkni kerfisins um 3,7% og MOSFET hitastigshækkunin jókst um 15 gráður.
Spennustuðlar og EMI truflun: Óeðlileg Qrr getur valdið öfugum toppum í strætóspennu (svo sem skyndilegri hækkun úr 1000V í 1200V), sem veldur hættu á sundrun einangrunar og aukið kostnað við rafsegultruflanir (EMI) síun.
2. Hitahlaup og færibreytur
Þegar tengihitastig (Tj) díóðunnar fer yfir nafngildið (eins og 150 gráður) verður eftirfarandi vítahringur ræstur:

Lekastraumsaukning: Við háan hita getur öfugur lekastraumur (IR) aukist úr 10 μ A í 100 μ A, sem hefur í för með sér tífalda aukningu á kyrrstöðuafli.
Niðurbrot á færibreytum: Framspennufallið (VF) eykst með hitastigi (eins og frá 0,8V í 1,2V), sem dregur beint úr leiðniskilvirkni. Tilviksrannsókn á vanadíumflæðis rafhlöðuorkugeymslukerfi sýnir að þegar hitastig raflausna hækkar úr 25 gráður í 45 gráður eykst díóðan VF um 0,3V og hleðslu- og afhleðsluvirkni kerfisins minnkar um 2,1%.
3. Bilun í umbúðum og bilun í snertingu
Gallar í umbúðum (eins og TO-220 pinna oxun, rakaupptöku úr plastumbúðum) geta valdið:

Aukning hitauppstreymis: Léleg snerting veldur því að hitaviðnám (R θ JA) hækkar úr 2 gráður /W í 5 gráður /W, sem flýtir fyrir hitauppstreymi.
Vélræn álagsskemmdir: Hættan á að pinna brotni eykst við titringsumhverfi. Þegar um vindorkubreytir var að ræða voru örsprungur í 10% díóðupinna vegna flutnings titrings og bilanatíðni jókst eftir 3 mánaða notkun.
2, Greining á skilvirknistapi í dæmigerðum sviðsmyndum
1. Díóða bilun í orkugeymslubreyti (PCS)
Í tvíátta DC-DC breytum getur bilun í andstæðingur-samhliða fríhjóladíóðunni valdið:

Stöðugur straumur: Þegar það er bilun í opnu hringrásinni getur inductor straumurinn ekki haldið áfram að flæða, spenna einingaþétta (Uac) heldur áfram að lækka og framleiðsla kerfisins lækkar um 30% -50%.
Bein tenging brúararms: Komi til skammhlaupsbilunar brennur IGBT út vegna ofstraums. Þegar um er að ræða orkugeymslurafstöð leiddi ein skammhlaup díóða til þess að viðhaldskostnaður PCS fór yfir 500.000 Yuan.
2. Díóða bilun í rafhlöðustjórnunarkerfi (BMS)
Í jafnvægisrásinni eru díóður notaðar til að koma í veg fyrir ofhleðslu rafhlöðunnar og gallar þeirra geta valdið:

Jafnvægisbilun: Bilun í opinni hringrás olli ójafnvægi í spennu eins rafhlöðu. Þegar um er að ræða orkugeymslukerfi fyrir litíum rafhlöður, vegna opins hringrásar í díóðunni, var ákveðin rafhlaða ofhlaðin í 4,5V (metið 4,2V), sem leiddi til hitauppstreymis.
Andstæða leki: Skammhlaupsvillur valda aukningu á sjálfsafhleðsluhraða rafhlöðupakka, sem leiðir til 20% -30% aukningar á biðstöðutapi kerfisins.
3. Díóðubilun í aukaaflgjafa
Í DC/DC hjálparaflgjafa eru díóður notaðar til að veita aflgjafa fyrir stjórnrásir og bilanir þeirra geta valdið:

Óstöðugleiki stjórna: Bilun í opinni hringrás getur valdið því að BMS eða PCS stjórnborðið missir afl og eykur hættuna á lokun kerfisins. Í tilviksrannsókn á orkugeymslurafstöð, vegna opins hringrásar í hjálparafldíóðunni, slokknaði allt PCS kerfið samtímis, sem leiddi til bilunar í tíðnistjórnun nets.
Skilvirknistökk: Skammhlaupsvilla olli því að skilvirkni aukaaflgjafans minnkaði úr 90% í 70%, sem leiddi til tvöfaldrar-aukningar á sjálfseyðslu kerfisins.
3, Hagræðingaráætlun og tæknileg framkvæmd
1. Kvikt eftirlit og heilbrigðisstjórnun
Vöktun á færibreytum á netinu: Fangaðu VF, IR, Trr og aðrar breytur í gegnum sveiflusjá og stilltu þröskuldsviðvörun (eins og að kveikja á viðvörun þegar VF hækkar um 10%).
Innrauð hitamyndataka: Fylgstu reglulega með tengihitastigi díóða til að tryggja að Tj Minna en eða jafnt og 125 gráður (fyrir sílikon tæki) eða Tj Minna en eða jafnt og 175 gráður (fyrir SiC tæki).
Gagnadrifið viðhald: Stofnaðu bilanagagnagrunn og spáðu fyrir um eftirstandandi líftíma (RUL) með vélanámi. Í tilviksrannsókn á orkubirgðastöð minnkaði þessi stefna ófyrirséð niður í stöðvun um 40%.
2. Hagræðingarhönnun kerfisstigs
Umbætur á svæðisfræði: Að taka upp samstillta leiðréttingartækni í stað hefðbundinna díóða getur aukið skilvirkni um 2% -3%. Til dæmis, í 48V samskiptaaflgjafahylki, jók samstilltur leiðrétting skilvirkni úr 92% í 95%.
Samstarf um varmastjórnun: Sameinar fljótandi kælikerfi með fínstilltu díóðaskipulagi. Í tilviksrannsókn á raforkuveri með megavattastigi minnkaði þessi lausn PCS hitastigshækkun um 10 gráður og jók skilvirkni um 0,8%.
Offramboðshönnun: Lykilrásin samþykkir samhliða díóða. Í tilviksrannsókn á orkugeymslukerfi í kjarnorkuveri náði offramboðshönnun kerfisframboð upp á 99,999%.