Sut mae deuodau yn ynysu cylchedau lleol yn ystod diffygion grid pŵer?

一, Mae'r mecanwaith ffisegol o ynysu fai deuod
Mae strwythur cyffordd PN deuod yn rhoi gallu blocio cerrynt naturiol iddo. Pan fydd bai cylched byr yn digwydd yn y grid pŵer, mae'r foltedd ar y pwynt bai yn gostwng yn sydyn, gan ffurfio maes trydan tueddiad gwrthdro. Ar yr adeg hon, mae'r deuod yn mynd i mewn i'r cyflwr torri, a gall y gwrthiant gwrthdroi gyrraedd y lefel megaohm. Gan gymryd y system ffotofoltäig sy'n gysylltiedig â'r grid fel enghraifft, pan fydd cylched byr polyn i begwn yn digwydd ar yr ochr DC, gall y deuod Schottky (fel SB560, gyda gostyngiad mewn foltedd ymlaen o 0.5V) sy'n gysylltiedig yn gyfochrog â dau ben y modiwl ffotofoltäig wrthsefyll foltedd gwrthdro o dros 1000V a chwblhau blocio cyfredol o fewn 0.1 μe cynlluniau traddodiadol yn gyflymach na 0.1 μ.

Mewn systemau cyfathrebu, mae nodweddion ynysu deuodau yn perthyn yn agos i'r math o fai. Pan fydd nam sylfaen un cyfnod yn digwydd, mae'r foltedd cam di-fai yn codi i lefel foltedd y llinell. Ar yr adeg hon, gall y deuod adferiad cyflym (fel FR307, amser adfer gwrthdroi 100ns) sy'n gysylltiedig â gwrth gyfochrog â dau ben y ddyfais newid atal gorwefru cynhwysydd yn effeithiol. Yn ôl data prosiect trawsyrru DC ± 500kV Tennet yn yr Almaen, ar ôl mabwysiadu'r cynllun hwn, gostyngodd ystod amrywiad foltedd cynhwysydd submodiwl o ± 15% i ± 3%, a gwellodd effeithlonrwydd y system 1.2 pwynt canran.

2, Cais ynysig o senarios fai nodweddiadol
1. Parthau nam ar y system ddosbarthu DC
Mewn system ddosbarthu DC sy'n seiliedig ar ddeuod, pan fydd cylched byr parhaol dau begwn yn digwydd yn y llinell, mae cerrynt cychwynnol y llinell ddiffygiol yn codi'n gyflym i 8.3kA, tra bod y cerrynt terfynell yn dadfeilio i 0 o fewn 1ms oherwydd y torbwynt gwrthdro sy'n nodweddiadol o'r deuod. Mae'r ymchwil a gynhaliwyd gan dîm Li Bin ym Mhrifysgol Tianjin yn dangos y gall y cynllun hwn gyfyngu ar ystod effaith namau rhwng dwy orsaf drawsnewid, gan ei leihau 60% o'i gymharu â chynlluniau traddodiadol, a byrhau'r amser gollwng foltedd o 200ms i 20ms, gan wella dibynadwyedd cyflenwad pŵer yn sylweddol.

Yn y gweithrediad penodol, mae gan bob segment bws DC fodiwl deuod gwrth-gyfochrog. Pan fydd y cerrynt bai yn fwy na'r trothwy, mae'r ddyfais newid cyflym yn torri'r llwybr bai o fewn 100 μ s, ac mae'r deuod yn ffurfio rhwystr ynysu yn awtomatig. Ar ôl mabwysiadu'r dechnoleg hon, cynyddodd gwrthdröydd ffotofoltäig Huawei SUN2000-125KTL ei gynhyrchu pŵer 9.3% mewn senarios sydd wedi'u rhwystro'n rhannol, gydag effeithlonrwydd Ewropeaidd o 98.8%.

2. amddiffyn trawsnewidydd aml-lefel modiwlaidd
Yn yr is-fodiwl MMC, mae deuodau ac IGBTs yn ffurfio strwythur blocio deugyfeiriadol. Pan fydd anghydbwysedd foltedd y cynhwysydd is-fodiwl yn fwy na 10%, mae'r gyfres deuod silicon carbid cysylltiedig (fel C3D06060A) yn profi gostyngiad mewn foltedd ymlaen 1.3V@10A ) Yn gallu atal gordalu cynhwysydd. Ar ôl mabwysiadu'r cynllun hwn, gostyngodd sefydlogwr grid Siemens SICAM AIS golledion newid is-fodiwlau 40% a byrhau amser ymateb y system o 10ms i 3ms.

Mewn ymarfer peirianneg, mae angen ystyried nodweddion adfer gwrthdro deuodau. Gall defnyddio deuodau adfer cyflym (fel FR307) leihau colledion newid IGBT 35% o'i gymharu â chywirwyr cyffredin. Mae deuodau ynysu deallus cyfres Power Grid ABB yn monitro tymheredd cyffordd, cerrynt a pharamedrau eraill mewn amser real trwy synwyryddion adeiledig, gan rybuddio diffygion posibl 0.5ms ymlaen llaw, a chynyddu'r amser cyfartalog rhwng methiannau'r system i 200000 awr.

3. Dyluniad diangen o ffynonellau pŵer dosbarthedig
Mewn gwrthdroyddion ffotofoltäig llinynnol, mae sianeli MPPT lluosog yn cyflawni diswyddiad pŵer trwy ddeuodau neu gylchedau giât. Pan fydd pŵer allbwn sianel benodol yn gostwng oherwydd rhwystr cysgodol, mae deuod Schottky (fel MBR2045CT, gyda gostyngiad mewn foltedd ymlaen o 0.32V) yn newid yn awtomatig i'r sianel iach. Mae profion wedi dangos y gall y cynllun hwn gynyddu cynhyrchu pŵer araeau ffotofoltäig 8% -12%, yn enwedig mewn senarios sydd wedi'u rhwystro'n rhannol lle mae'r manteision yn sylweddol.

Mae system storio ynni Tesla Megapack yn mabwysiadu cynllun ynysu integredig, ac mae rheolydd deuod delfrydol yn seiliedig ar MOSFET (fel LM5050) yn cyflawni dim amser adfer gwrthdro. Mae'r cynllun hwn yn lleihau'r golled ynysu rhwng clystyrau batri o 2.5W i 0.3W, yn gwella effeithlonrwydd cylch y system 0.2 pwynt canran, ac yn lleihau'r gostyngiad mewn foltedd dargludiad o 0.05V 90% o'i gymharu â deuodau traddodiadol.

3, Optimeiddio Peirianneg a strategaethau gwella perfformiad
1. Detholiad o gydrannau colled isel
Mae colled dargludiad deuodau silicon traddodiadol wedi dod yn dagfa mewn cymwysiadau -amledd uchel. Gall defnyddio deuodau Schottky carbid silicon leihau colledion dargludiad 60%. Mewn gwrthdröydd ffotofoltäig 100kW, mae'r cynllun hwn yn lleihau colledion deuod o 120W i 48W ac yn gwella effeithlonrwydd system 0.05 pwynt canran. Mae gan y deuod EPC2054 GaN a lansiwyd gan gwmni EPC ostyngiad mewn foltedd ymlaen o ddim ond 0.2V ar gerrynt 10A, sydd 85% yn is na dyfeisiau SiC.

2. Optimization rheoli thermol
Mewn cymwysiadau pŵer uchel, mae rheoli tymheredd cyffordd deuod yn hanfodol. Gall y cynllun afradu gwres cyfansawdd sy'n defnyddio saim silicon dargludol thermol (gwrthiant thermol 0.5 gradd / W) a swbstrad alwminiwm (gwrthiant thermol 1 gradd / W) leihau tymheredd y gyffordd o 125 gradd i 85 gradd o dan 100A cyfredol, gan ymestyn oes y ddyfais fwy na thair gwaith. Mae gwrthdroyddion Huawei yn defnyddio technoleg oeri hylif i reoli tymheredd cyffordd deuod o fewn 105 gradd a chynyddu'r dwysedd pŵer i 1.2kW / kg.

3. dylunio cydnawsedd electromagnetig
Mae angen i'r sŵn di/dt a gynhyrchir gan switshis deuod gael ei atal gan gylched byffer RC. Mewn gwrthdröydd 10kW, gall cylched byffer sy'n defnyddio cynwysorau ffilm 0.1 μ F a gwrthyddion 10 Ω leihau gorlifiad foltedd o 50V i 5V, gan gyrraedd safon cydnawsedd electromagnetig IEC 61000{-4-5. Mae deuod ynysu deallus cyfres Siemens SIRIUS yn atal sŵn switsh o dan 20dB trwy rwydwaith RC adeiledig.

4, Tueddiadau technoleg Frontier
1. Cymwysiadau lled-ddargludyddion bandgap eang
Gallium nitride diodes, with their ultra-low on resistance (0.1m Ω· cm ²) and high-frequency characteristics (fT>1GHz), yn disodli dyfeisiau silicon yn raddol mewn meysydd pen uchel fel cyflenwadau pŵer gorsaf sylfaen 5G a chyflenwadau pŵer awyrofod. Mae gan y deuod EPC2054 GaN a lansiwyd gan gwmni EPC ostyngiad mewn foltedd ymlaen o ddim ond 0.2V ar gerrynt 10A, sydd 85% yn is na dyfeisiau SiC.

2. Integreiddio technoleg ynysu deallus
Gall y modiwl deuod deallus ynghyd â thechnoleg rheoli digidol gyflawni iawndal gostyngiad foltedd deinamig a rhagfynegiad bai. Mae'r gyfres Power Grid deuodau ynysu deallus a lansiwyd gan gwmni ABB yn monitro tymheredd cyffordd, paramedrau cerrynt a pharamedrau eraill mewn amser real trwy synwyryddion adeiledig, ac yn rhybuddio namau posibl 0.5m ymlaen llaw, gan gynyddu amser di-fai cyfartalog y system i 200000 awr.

5, Achosion cais diwydiant
1. Prosiect trawsyrru Tennet DC yn yr Almaen
Yn y prosiect trawsyrru DC ± 500kV, mae'r is-fodiwl MMC sy'n defnyddio modiwlau deuod carbid silicon yn lleihau ystod amrywiad foltedd y cynhwysydd submodiwl o ± 15% i ± 3%, ac yn gwella effeithlonrwydd system 1.2 pwynt canran. Mae gallu trosglwyddo blynyddol y prosiect hwn yn cyrraedd 12 biliwn cilowat awr, sy'n cyfateb i leihau'r defnydd o lo safonol 3.6 miliwn o dunelli.

2. System storio ynni Tesla Megapack
Mae'r cynllun ynysu clwstwr batri sy'n seiliedig ar ddeuodau GaN yn gwella effeithlonrwydd cylch y system 0.2 pwynt canran, tra'n lleihau'r gostyngiad mewn foltedd dargludiad 90% o'i gymharu â deuodau traddodiadol ar 0.05V. Mae'r system wedi'i defnyddio'n fyd-eang am dros 10 GWh, gan gefnogi'r defnydd o ynni adnewyddadwy.