Beth yw swyddogaeth amddiffyn deuodau mewn pecynnau batri cyfochrog o microgrids?

一, Egwyddor dechnegol: Adeiladu rhwystr amddiffynnol gyda dargludedd un cyfeiriad
Nodwedd graidd deuod yw ei ddargludedd un cyfeiriad - mae'n caniatáu i gerrynt lifo o'r anod i'r catod yn unig, ac mae'n arddangos cyflwr gwrthiant uchel pan gaiff ei wrthdroi. Gellir trawsnewid y nodwedd hon yn fecanwaith amddiffyn deuol mewn pecynnau batri cyfochrog microgrid:

1. Gwrthdroi blocio presennol: atal ôl-lif ynni
Pan fydd cangen mewn pecyn batri cyfochrog yn profi gostyngiad foltedd oherwydd nam (fel cylched byr batri) neu oleuadau annigonol, gall y cerrynt o ganghennau arferol eraill lifo'n ôl i'r gangen ddiffygiol trwy lwybr gwrthiant isel, gan ffurfio "ôl-lif ynni". Ar y pwynt hwn, bydd y deuodau sydd wedi'u cysylltu yn gyfochrog ar ddau ben y gangen ddiffygiol yn torri i ffwrdd oherwydd gogwydd gwrthdro, gan rwystro llif y cerrynt. Er enghraifft, mewn system gyfochrog cell ffotofoltäig, os yw cell benodol wedi'i rhwystro a bod y foltedd allbwn yn gostwng, bydd y deuod osgoi sy'n gysylltiedig yn gyfochrog yn dargludo ar unwaith, yn byrhau'r gangen ddiffygiol, ac yn atal y gell arferol rhag cyflenwi pŵer i'r gell ddiffygiol yn y cefn, a thrwy hynny atal gorgynhesu lleol a achosir gan yr effaith man poeth.

2. Clamp foltedd: sefydlogi foltedd system
Gellir defnyddio'r gostyngiad foltedd ymlaen deuodau (tua 0.6V ar gyfer deuodau silicon a thua 0.4V ar gyfer deuodau Schottky) fel pwynt cyfeirio foltedd naturiol. Mewn pecyn batri cyfochrog, gellir adeiladu cylched clamp foltedd graddedig trwy gysylltu deuodau lluosog mewn cyfres. Er enghraifft, mae prosiect microgrid yn defnyddio tri deuod silicon mewn cyfres i ffurfio gostyngiad foltedd sefydlog o 1.8V. Pan fydd foltedd cangen benodol yn fwy na'r gwerth hwn, mae'r deuod yn dargludo ac yn gollwng y foltedd gormodol i'r ddaear, a thrwy hynny amddiffyn y llwyth backend rhag effaith overvoltage.

2, Senario cais: Yn cwmpasu'r gofynion amddiffyn cylch bywyd llawn
Mae swyddogaeth amddiffyn deuodau yn rhedeg trwy gamau cynllunio, gweithredu a chynnal a chadw pecynnau batri cyfochrog, gyda senarios cymhwyso penodol yn cynnwys:

1. Polaredd gwrthdroad amddiffyn: atal gwallau gosod
Pan fydd y pecyn batri wedi'i gysylltu i ddechrau â'r microgrid, gall y gweithredwr yn anfwriadol achosi i'r polion cadarnhaol a negyddol gael eu gwrthdroi. Ar y pwynt hwn, bydd y deuod (fel 1N4007) sydd wedi'i gysylltu mewn cyfres ar y pen mewnbwn pŵer yn cael ei dorri i ffwrdd oherwydd gogwydd gwrthdro, gan rwystro llif y cerrynt ac atal difrod i'r pecyn batri neu ddyfeisiau backend a achosir gan gerrynt gwrthdro. Defnyddiodd prosiect cynhyrchu pŵer dosbarthedig deuodau Schottky (gostyngiad foltedd o 0.3V) fel cydrannau amddiffyn gwrthdro, a lwyddodd i ryng-gipio damweiniau cysylltiad gwrthdro lluosog tra'n sicrhau colledion isel.

2. Atal foltedd dros dro: Delio ag adlach llwyth anwythol
Pan fydd pecynnau batri cyfochrog yn gyrru llwythi anwythol fel moduron a rasys cyfnewid, bydd grym electromotive gwrthdro o gannoedd neu hyd yn oed filoedd o foltiau yn cael ei gynhyrchu pan fydd y llwyth yn cael ei bweru. Ar y pwynt hwn, bydd y deuodau olwyn rhydd (fel deuodau adfer cyflym) sydd wedi'u cysylltu'n gyfochrog ar ddau ben y llwyth yn dargludo'n gyflym, gan ddarparu llwybr gollwng ar gyfer cerrynt gwrthdro ac osgoi pigau foltedd uchel rhag torri trwy'r tiwb switsh neu'r pecyn batri. Mae prosiect gorsaf wefru cerbydau trydan penodol yn defnyddio deuodau SiC fel cydrannau olwynion rhydd, gydag amser adfer gwrthdro o 20ns yn unig, gan atal ymchwyddiadau foltedd yn ystod stop cychwyn modur i bob pwrpas.

3. lliniaru diffyg cyfatebiaeth pŵer: optimeiddio effeithlonrwydd cyfochrog
Mewn pecyn batri cyfochrog, os bydd perfformiad batri cangen yn dirywio (megis llai o gapasiti neu fwy o wrthwynebiad mewnol), bydd ei foltedd allbwn yn is na changhennau eraill, gan arwain at ddosbarthiad cyfredol anwastad. Ar y pwynt hwn, gall y deuod blocio sydd wedi'i gysylltu mewn cyfres wrth fynedfa'r gangen atal y gangen foltedd isel rhag dod yn "dwll du ynni". Er enghraifft, mewn prosiect microgrid ffotofoltäig penodol, mae deuodau blocio wedi'u cysylltu mewn cyfres cyn pob cangen gyfochrog. Pan fo foltedd cangen yn is na chyfartaledd y system, caiff y deuod ei ddiffodd i atal y gangen arferol rhag cyflenwi pŵer yn y cefn i'r gangen ddiffygiol, a thrwy hynny leihau colled pŵer o 75% i o fewn 10%.

3, Strategaeth Optimeiddio: Cydbwyso Perfformiad a Chost
Er bod y swyddogaeth amddiffyn deuod yn sylweddol, mae angen optimeiddio ei ostyngiad mewn foltedd, defnydd pŵer, a materion rhannu cyfredol cyfochrog. Gall y strategaethau canlynol wella effeithiolrwydd amddiffyn:

1. Optimization dewis: Paru senarios cais
Senario gostyngiad foltedd isel: Defnyddiwch deuodau Schottky (gostyngiad foltedd 0.4V) neu ddeuodau carbid silicon (gostyngiad foltedd 0.2V) i leihau'r defnydd o bŵer. Er enghraifft, mewn pecyn batri 48V, gall defnyddio deuodau Schottky leihau'r golled gostyngiad foltedd o 0.7V i 0.4V a chynyddu effeithlonrwydd 0.6%.
Senario amledd uchel: Defnyddiwch deuodau adfer cyflym (amser adfer gwrthdro 20-200ns) i osgoi colledion newid. Ar ôl mabwysiadu deuodau adfer cyflym mewn prosiect cyflenwad pŵer newid penodol, gostyngwyd y golled adfer gwrthdro 40%.
Senario cyfredol uchel: Gan ddefnyddio deuodau carbid silicon, gall eu nodweddion cyfernod tymheredd cadarnhaol gyflawni rhannu cerrynt naturiol. Ar ôl cysylltiad cyfochrog deuodau carbid silicon lluosog mewn prosiect trawsyrru cerrynt uniongyrchol foltedd uchel, gostyngodd y gwall rhannu presennol o 15% i 5%.
2. Arloesedd Topoleg: Cynllun Amddiffyn Cyfansawdd
Deuod TVS + deuod cyffredin: Mewn senarios amddiffyn rhag mellt, mae deuodau atal dros dro cyfochrog (TVS) yn amsugno foltedd uchel dros dro, ac mae deuodau cyffredin cyfres yn rhwystro cerrynt gwrthdro parhaus. Ar ôl mabwysiadu'r cynllun hwn mewn prosiect gorsaf sylfaen cyfathrebu penodol, gostyngodd y gyfradd difrod mellt o 5% i 0.2%.
Modiwl deuod deallus: yn integreiddio deuodau a MOSFETs i gyflawni amddiffyniad deinamig trwy signalau rheoli. Ar ôl mabwysiadu modiwlau deuod deallus mewn prosiect system storio ynni penodol, mae'r amser ymateb wedi'i leihau o ficroseconds i nanoseconds, ac mae'r effeithlonrwydd amddiffyn wedi'i wella 90%.
3. rheoli thermol: osgoi rhedeg thermol
Gall defnydd pŵer y deuod (P=IV) achosi gorboethi lleol ac mae angen ei optimeiddio trwy ddyluniad afradu gwres. Er enghraifft, pan gysylltir deuodau lluosog yn gyfochrog, defnyddir dyluniad sinc gwres cyffredin i sicrhau cydbwysedd tymheredd. Gwnaeth prosiect UPS canolfan ddata optimeiddio'r llwybr afradu gwres, gan leihau tymheredd cyffordd y deuod o 150 gradd i 120 gradd ac ymestyn ei oes dair gwaith.