Sut mae deuodau yn newid llif pŵer mewn systemau gwrthdröydd ynni hybrid?

一, Egwyddor dechnegol: dargludiad uncyfeiriad a nodweddion adferiad cyflym deuodau
1. Nodwedd dargludedd uncyfeiriad: adeiladu "falf un-ffordd" ar gyfer llif pŵer
Nodwedd gorfforol graidd deuod yw dargludedd un cyfeiriadol, sydd ond yn caniatáu i gerrynt lifo o'r anod (A) i'r catod (K), ac mae'n arddangos rhwystriant uchel pan gaiff ei wrthdroi. Mewn systemau gwrthdröydd ynni hybrid, defnyddir y nodwedd hon i ynysu gwahanol ffynonellau pŵer ac atal ôl-lif ynni. Er enghraifft:

Senario cysylltiedig â grid ffotofoltäig: Pan fydd foltedd allbwn y panel ffotofoltäig yn uwch na'r foltedd grid, mae'r deuod yn dargludo ac yn bwydo ynni trydanol i'r grid; Os yw foltedd y grid pŵer yn codi'n annormal (fel overvoltage), bydd y deuod yn gwrthdroi ac yn torri i ffwrdd er mwyn osgoi difrod i'r system ffotofoltäig.
System storio ynni codi tâl a gollwng: Yn ystod codi tâl batri, mae deuodau yn sicrhau bod cerrynt yn llifo o'r grid neu'r system ffotofoltäig i'r batri yn unig; Yn ystod rhyddhau, gall y nodwedd toriad cefn atal ynni batri rhag llifo'n ôl i lwythi nad ydynt yn darged.
2. Nodwedd adfer cyflym: allweddol i leihau colledion switsh
Mewn systemau gwrthdröydd amledd uchel, mae angen i ddeuodau newid yn aml rhwng cyflyrau dargludiad a thoriadau. Mae amser adfer gwrthdro (TRR) yn baramedr craidd ar gyfer mesur ei berfformiad, sy'n cyfeirio at yr amser sydd ei angen i ryddhau'r tâl storio pan fydd y deuod yn trawsnewid o gyflwr dargludo i gyflwr torri. Mae TRR deuodau silicon traddodiadol fel arfer yn gannoedd o nanoseconds, tra gellir byrhau deuodau adferiad cyflym i ddegau o nanoseconds, ac mae deuodau silicon carbid (SiC) yn agosach at amser adfer sero.

Optimeiddio colledion newid amledd uchel: Mewn modiwleiddio PWM o wrthdroyddion, os yw'r deuod trr yn rhy hir, bydd yn achosi i'r transistor switsio (fel MOSFET/IGBT) brofi pigau cerrynt adfer gwrthdro wrth gynnal, gan gynyddu colledion. Er enghraifft, pan fydd gwrthdröydd 50kW yn defnyddio deuodau silicon traddodiadol, mae'r golled newid yn cyfrif am 15%; Ar ôl disodli gyda deuodau SiC, gostyngodd y golled i 5% a chynyddodd yr effeithlonrwydd 2.3%.
Technoleg cywiro cydamserol: Mewn senarios foltedd isel a cherrynt uchel (fel bws 48V DC), deuodau Schottky yw'r dewis a ffefrir ar gyfer cylchedau cywiro cydamserol oherwydd eu gostyngiad mewn foltedd ymlaen isel iawn (0.15-0.45V) a nodweddion adferiad cyflym, a all leihau colledion dargludiad 40% -60%.
2, Senario cais: Gweithredu newid aml-ynni yn nodweddiadol
1. grid storio ynni ffotofoltäig tair ffynhonnell rheoli cydlynu
Yn y system storio golau integredig, defnyddir deuodau ar y cyd i gyflawni newid hyblyg o ffynonellau ynni lluosog

Cam cywiro mewnbwn: Mae'r DC ffotofoltäig yn cael ei gywiro gan ddeuod adfer cyflym a'i gysylltu ochr yn ochr ag allbwn batri storio ynni i'r bws DC. Mae'r deuod yn ynysu'r ffotofoltäig a'r batri, gan atal y batri rhag codi tâl yn ôl i'r panel ffotofoltäig yn y nos.
Cam gwrthdröydd allbwn: Mae'r bws DC yn cael ei drawsnewid yn bŵer AC trwy bont gwrthdröydd, ac mae deuodau olwyn rhydd cyfochrog (fel deuodau adfer tra chyflym) yn darparu llwybr rhad ac am ddim pan fydd y transistor newid yn cael ei ddiffodd, gan osgoi pigau foltedd a achosir gan newidiadau sydyn mewn egni anwythiad.
Newid grid wedi'i gysylltu / oddi ar y grid: Pan fydd y grid pŵer yn methu, mae'r switsh statig yn ynysu'r grid pŵer trwy ddeuodau, ac mae'r system yn newid i fodd oddi ar y grid; Ar ôl adfer cyflenwad pŵer, mae'r algorithm cydamseru yn addasu cyfnod allbwn y gwrthdröydd i wneud y deuod yn dargludo i'r gwrthwyneb, gan gyflawni cysylltiad grid di-dor.
2. Llif pŵer deugyfeiriadol o orsafoedd gwefru cerbydau trydan
Mewn technoleg V2G (Cerbyd i Grid), mae deuodau yn cefnogi cyfnewid ynni deugyfeiriadol rhwng y batri a'r grid:

Modd codi tâl: Mae pŵer AC o'r grid yn cael ei drawsnewid yn bŵer DC trwy deuodau unioni i wefru'r batri. Ar y pwynt hwn, mae'r deuod yn atal ynni batri rhag llifo yn ôl i'r grid.
Modd gollwng: Mae cerrynt uniongyrchol y batri yn cael ei drawsnewid yn gerrynt eiledol trwy ddeuod gwrthdröydd a'i fwydo i'r grid pŵer. Gall deuodau silicon carbid, gyda'u nodweddion TRR isel, leihau colledion newid o dros 30% a gwella effeithlonrwydd rhyddhau.
Rheolaeth deugyfeiriadol DC/DC: Mae'r gylched BUCK-BOOST yn newid rhwng gwefru a gollwng trwy reoli cyfeiriad cerrynt yr anwythydd rhwng y batri a'r bws DC. Mae'r deuod yn ynysu llif pŵer deugyfeiriadol yn ystod y broses hon, gan sicrhau bod egni'n cael ei drosglwyddo'n un cyfeiriadol i'r pen targed.
3, Strategaeth Dethol: Y Gelfyddyd o Gydbwyso Effeithlonrwydd a Chost
1. didoli blaenoriaeth paramedr
High frequency scenario: trr>Vf>PIV>cost. Er enghraifft, mewn gwrthdroyddion ag amleddau newid uwch na 100kHz, deuodau carbid silicon yw'r unig opsiwn.
Low voltage and high current scenarios: Vf>cost>trr>PIV. Mewn system 48V DC, gall deuodau Schottky leihau colledion dargludiad yn sylweddol.
High reliability scenario: temperature stability>PIV>trr>Vf. Dylai gwrthdroyddion cerbydau trydan roi blaenoriaeth i ddewis deuodau â chyfernod tymheredd negyddol (mae Vf yn gostwng gyda thymheredd cynyddol), megis dyfeisiau SiC.
2. Pecynnu a dylunio afradu gwres
Senario pŵer isel: Rhoi blaenoriaeth i becynnu SMA/SMB (fel deuod SS14 Schottky) i arbed gofod PCB.
Senario pŵer uchel: defnyddio pecynnu TO-220 neu TO-247, ynghyd â sinciau gwres neu systemau oeri hylif. Er enghraifft, mae gwrthdröydd ffotofoltäig 100kW yn defnyddio deuodau SiC wedi'u pecynnu yn TO-247, gyda thymheredd cyffordd yn cael ei reoli o fewn 125 gradd.
3. Cydbwyso Cost a Pherfformiad
Senario gyda chyllideb gyfyngedig: Yn y gwrthdröydd amledd pŵer, gellir dewis deuodau silicon cyfres 1N4007 (cost tua 0.1 yuan / uned), ond mae'r golled effeithlonrwydd tua 1%.
Senario perfformiad uchel: Er bod cost deuodau carbid silicon yn uchel (tua 5 yuan / uned), gallant wella effeithlonrwydd o fwy na 2% a gellir eu defnyddio am amser hir i adennill costau. Er enghraifft, ar ôl mabwysiadu dyfeisiau SiC mewn gorsaf bŵer ffotofoltäig 1MW, cynyddodd y cynhyrchiad pŵer blynyddol 210000 kWh, a dim ond 1.8 mlynedd oedd y cyfnod ad-dalu buddsoddiad.
4, Achos ymarferol: Naid effeithlonrwydd gwrthdroyddion ffotofoltäig
Yn wreiddiol, roedd gwrthdröydd ffotofoltäig 5kW yn defnyddio deuodau silicon 1N4007, gydag effeithlonrwydd mesuredig o 95.3%. Trwy'r optimeiddiadau canlynol:

Cywiro mewnbwn: wedi'i ddisodli gan stac pont bŵer GBJ801 (Vf=1.1V, trr=500ns), cynyddodd effeithlonrwydd i 95.8%.
Allbwn freewheeling: Gan ddefnyddio MUR860 deuod adfer cyflym iawn (trr=35ns), mae'r effeithlonrwydd yn cael ei wella i 96.5%.
Hwb DC{0}}DC: Yn cyflwyno deuod carbid silicon C3D06060A (trr=10ns), mae'r effeithlonrwydd yn y pen draw yn cyrraedd 97.2%.
Dadansoddiad economaidd: Ar ôl optimeiddio, cynyddodd y cynhyrchiad pŵer blynyddol 4.2%. Wedi'i gyfrifo ar bris o 0.5 yuan fesul cilowat awr, cynyddodd y refeniw blynyddol 1050 yuan; Mae cost offer wedi cynyddu 800 yuan, a dim ond 0.8 mlynedd yw'r cyfnod ad-dalu buddsoddiad.