Sut i gyflawni ynysu cyfredol deuodau mewn systemau gwrthdröydd aml-gam?

一, Sail ffisegol ynysu cerrynt deuod
Daw gallu ynysu craidd deuodau o ddargludedd un cyfeiriadol cyffyrdd PN. Pan fydd tueddiad ymlaen, mae tyllau yn y rhanbarth P ac electronau yn y rhanbarth N yn ymledu i ffurfio llwybr gwrthiant isel, a gall y gwrthiant ymlaen fod mor isel â 0.1 Ω; Pan fydd tueddiad gwrthdro, mae lled yr haen disbyddu yn ehangu gyda foltedd cynyddol, gan ffurfio ynysu rhwystriant uchel lefel megaohm a rhwystro gallu cerrynt gwrthdroi hyd at lefel microampere. Mae'r nodwedd dargludol anghymesur hon yn ei gwneud yn ddyfais ynysu cerrynt naturiol.

Mewn system gwrthdröydd aml-gyfnod, mae deuodau'n ynysu rhwng cyfnodau trwy adeiladu llwybr cerrynt uncyfeiriad. Er enghraifft, mewn gwrthdröydd ffotofoltäig dau gam, gall y deuod ynysu sydd wedi'i gysylltu yn gyfochrog ag allbwn y trawsnewidydd blaen DC/DC atal ôl-lifiad cerrynt a achosir gan namau yn y gwrthdröydd pen blaen a diogelu'r dyfeisiau pŵer pen blaen. Mae data arbrofol yn dangos, wrth ddefnyddio'r deuod signal 1N4148, mai dim ond 0.1 μ A yw'r cerrynt gollyngiadau gwrthdro ar foltedd gwrthdro o 50V, ac mae'r ynysu effeithiol yn fwy na 99.999%.

2, Cymwysiadau ynysu nodweddiadol mewn- systemau gwrthdröydd aml-gam
1. Dewis llwybr pŵer ar gyfer gwrthdroyddion pont H- wedi'u rhaeadru
Mewn pont H-rhaeadredig STATCOM (Digolledwr Cydamserol Statig), mae pob uned bont H-wedi'i chysylltu'n baralel trwy gynhwysydd ochr DC. Pan fydd bai cylched byr capacitor ochr DC yn digwydd mewn uned benodol, gall deuodau Schottky (fel SB560, gyda gostyngiad foltedd ymlaen o 0.5V) sy'n gysylltiedig yn gyfochrog â dau ben y cynhwysydd rwystro lluosogiad cerrynt diffygiol yn awtomatig i unedau iach eraill. Mae efelychu yn dangos bod y cynllun hwn yn galluogi'r system i gwblhau ynysu namau o fewn 0.1ms, sef tri maint yn gyflymach na chynlluniau cyfnewid traddodiadol mewn cyflymder ymateb.

2. Is-fodiwl ynysu trawsnewidydd aml-lefel modiwlaidd (MMC)
Mae is-fodiwl MMC yn mabwysiadu strwythur hanner pont. Pan fydd foltedd cynhwysydd yr is-fodiwl yn anghytbwys, gall y gyfres deuod adferiad cyflym cysylltiedig (fel RF306, amser adfer gwrthdro o 35ns) atal gordalu cynhwysydd. 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.

3. Dyluniad cyflenwad pŵer diangen ar gyfer gwrthdroyddion cysylltiedig â grid ffotofoltäig
Mewn gwrthdroyddion ffotofoltäig llinynnol, defnyddir sianeli MPPT lluosog (Olrhain Pwynt Pwer Uchaf) i gyflawni diswyddiad pŵer trwy ddeuodau neu gylchedau giât. Pan fydd pŵer allbwn sianel benodol yn gostwng oherwydd rhwystr cysgodol, mae'r deuod Schottky (fel MBR2045CT, gyda gostyngiad mewn foltedd ymlaen o 0.32V) yn newid yn awtomatig i'r sianel iach i sicrhau pŵer allbwn sefydlog. 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.

3, Optimeiddio Peirianneg a strategaethau gwella perfformiad
1. Dewis deuodau colled isel
Gall y gostyngiad mewn foltedd ymlaen (0.6-0.7V) o ddeuodau silicon traddodiadol achosi colledion sylweddol mewn cymwysiadau cerrynt uchel. Gan ddefnyddio deuodau Schottky carbid silicon (SiC) (fel C3D06060A, gostyngiad mewn foltedd ymlaen) 1.3V@10A ) Gall leihau colled 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.

2. Optimization nodwedd adfer gwrthdroi
Mewn cymwysiadau switsh amledd uchel, mae amser adfer gwrthdro deuodau (trr) yn effeithio'n uniongyrchol ar golledion switshis. Gall defnyddio deuodau adfer cyflym (fel FR307, trr=100ns) leihau colledion newid IGBT 35% o gymharu â chywiryddion cyffredin (trr=500ns). Ar ôl mabwysiadu'r cynllun hwn, cynyddodd effeithlonrwydd llwyth llawn gwrthdroyddion cyfres Siemens SIRIUS o 98.2% i 98.7%.

3. Ateb ynysu integredig
Mae'r rheolydd deuod delfrydol sy'n seiliedig ar MOSFET (fel LM5050) yn cyflawni sero amser adfer gwrthdroi trwy reolaeth weithredol. Yn system storio ynni Megapack Tesla, mae'r datrysiad hwn yn lleihau'r golled ynysu rhyng-glystyrau o 2.5W i 0.3W, ac yn gwella effeithlonrwydd cylchred y system 0.2 pwynt canran. Ar yr un pryd, mae ei ostyngiad foltedd dargludiad 0.05V yn cael ei leihau 90% o'i gymharu â deuodau traddodiadol, gan wella effeithlonrwydd trosi ynni yn sylweddol.

4, Tueddiadau technoleg Frontier
1. Cymhwyso dyfeisiau lled-ddargludyddion bandgap eang
Gallium nitride (GaN) diodes are gradually replacing silicon devices in high-end fields such as 5G base station power supplies and aerospace power supplies due to their ultra-low on resistance (0.1m Ω· cm ²) and high-frequency characteristics (fT>1GHz). 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 o ddeuodau ynysu deallus a lansiwyd gan gwmni ABB yn monitro paramedrau megis tymheredd cyffordd a cherrynt mewn amser real trwy synwyryddion adeiledig, ac yn rhybuddio diffygion posibl 0.5m ymlaen llaw, gan gynyddu amser cymedrig y system rhwng methiannau (MTBF) i 200000 awr.

5, Ystyriaethau allweddol mewn ymarfer peirianneg
1. Paramedr cyfateb dylunio
Mae dewis deuodau yn gofyn am ystyriaeth gynhwysfawr o ostyngiad mewn foltedd ymlaen (Vf), amser adfer gwrthdroi (trr), foltedd gwrthdroi uchaf (VRRM), a cherrynt graddedig (IF). Er enghraifft, mewn system ffotofoltäig 1500V, mae angen dewis deuodau gyda VRRM Mwy na neu'n hafal i 1800V, a dylid cadw ymyl gyfredol o 30%.

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.

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.

6, Achosion cais diwydiant
1. Gwrthdröydd Ffotofoltäig Huawei SUN2000-125KTL
Mae'r cynnyrch hwn yn mabwysiadu topoleg pont H-rhaeadredig, gyda phob allbwn pont H- wedi'i gysylltu ochr yn ochr â deuod adfer cyflym (BYV29-1000, trr=50ns) i gyflawni ynysu cerrynt rhwng cyfnodau. Mae data prawf gwirioneddol yn dangos, mewn senarios sydd wedi'u rhwystro'n rhannol, bod cynhyrchu pŵer y system yn cynyddu 9.3% o'i gymharu ag atebion traddodiadol, ac mae'r effeithlonrwydd yn Ewrop yn cyrraedd 98.8%.

2. Siemens SICAM sefydlogwr grid AIS
Mewn cymwysiadau STATCOM, mae'r ddyfais yn defnyddio modiwlau deuod carbid silicon (C4D20120D) i leihau colledion newid is-fodiwlau 40%. Mae mesuriad gwirioneddol grid pŵer yr Almaen yn dangos bod amser ymateb y system wedi'i fyrhau o 10ms i 3ms, ac mae'r gallu cynnal pŵer adweithiol deinamig wedi cynyddu dair gwaith.