Как да конфигурирате диоди в свързващи системи за съхранение на вятърна енергия?

一, Избор на тип диод: прецизно съвпадение въз основа на сценарии на приложение
Съединителната система за съхранение на вятърна енергия обхваща множество аспекти като генериране на вятърна енергия, преобразуване на енергия и зареждане и разреждане на съхранение на енергия. Има значителни разлики в изискванията за производителност на диодите в различните сценарии и трябва да се изберат целеви типове устройства.

1. Процес на коригиране: Диодите от силициев карбид подобряват ефективността на преобразуване
В AC/DC токоизправителния модул на вятърни турбини традиционните силициеви -диоди имат високи загуби при превключване поради дългото си време за обратно възстановяване (50-100ns), докато диодите от силициев карбид (SiC) могат значително да намалят загубите при изправяне поради ултра бързите си характеристики на обратно възстановяване (Trr<10ns) and low forward voltage drop (Vf<0.3V). For example, Cree's GaN HEMT diode reduces reverse recovery loss by 90% compared to silicon-based devices at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. In the offshore wind power scenario, Siemens uses a diode flexible rectifier valve instead of a modular multi-level rectifier valve, and reduces the converter station's volume by 80%, weight by 65%, and transmission loss by 20% under the same transmission capacity through the bridge arm series integrated pulse control strategy.

2. Връзка за съхранение на енергия: TVS диод подобрява защитата от пренапрежение
В системите за съхранение на енергия от литиеви батерии TVS диодите ограничават пренапрежението до безопасен диапазон със скорост на реакция от милисекунди. Вземайки батерийния модул CTP3.0 на CATL като пример, диодът Dongwo Electronics SMBJ15CA TVS (Pppm=600W, Vc=18V), използван в него, намали повишаването на температурата на повърхността на батерийния модул с 42% в теста за термично изпускане UL9540A и получи повече от 10 пъти времето за реакция за противопожарната система. За системите за съхранение на енергия с горивни клетки, каталитичните сензори за горене и TVS диодите трябва да бъдат конфигурирани за бързо прекъсване на веригата в случай на изтичане на водород. Налягането на отваряне на предпазното устройство за експлозия трябва да се контролира в рамките на 0,01 MPa.

3. Фотоволтаична спомагателна връзка: байпасен диод, оптимизиран за толерантност към сянка
В свързващите системи за съхранение на вятърна слънчева енергия фотоволтаичните модули често изпитват внезапен спад в изходната мощност поради локални сенки. Чрез свързване на един байпасен диод последователно с всеки 18-20 компонента, токът на екранираните компоненти може да бъде прехвърлен, намалявайки загубата на мощност. Например, когато една клетка е напълно блокирана, изходната мощност на монокристален силициев модул може да намалее със 75%, докато с конфигурацията на байпасни диоди загубата на мощност може да се контролира в рамките на 10%. В допълнение, инфрачервената технология за откриване трябва да се използва за редовно сканиране на компонентите и незабавно адресиране на проблеми с горещи точки, когато температурната разлика надвишава 10 градуса.

2, Оптимизация на топологията: Изграждане на ефективни и надеждни силови електронни мрежи
Методът на свързване на топологията на диодите пряко влияе върху ефективността на енергийния поток и способността за изолиране на повредата на системата и е необходим целеви дизайн въз основа на пътя на преобразуване на енергията на свързаната система.

1. Верига против обратно зареждане: комбиниран дизайн на блокиращ диод и MOSFET
Традиционната P-MOS антиреверсна схема има проблеми като високо съпротивление и невъзможност за блокиране на обратния ток. Идеалният диоден контролер LM74700-Q1 на TI постига 0,01 Ω при съпротивление и скорост на обратно изключване на наносекундно ниво чрез интегриране на N-MOS и контролна верига. В 48-волтовата система за ниско напрежение на идеалния автомобил L9, това решение намалява загубата на обратна връзка от 8 W на 0,2 W и повишаването на температурата на системата от 15 градуса на 2 градуса, като напълно решава риска от термична повреда по време на студен старт.

2. Многостепенна корекция: топология на диодни скоби
За -сценарии за предаване на постоянен ток с високо напрежение многостепенните токоизправители (NPC) с диодни клеми постигат баланс на напрежението чрез последователно свързване на кондензатори и диоди, намалявайки изискванията за съпротивление на напрежението на превключващите устройства. В проекта за предаване на постоянен ток с ултра{3}}високо напрежение ± 800kV, NPC топологията намалява издържаното напрежение на отделните устройства от 1600V до 650V, като същевременно намалява степента на хармонично изкривяване (THDu) от 15% на 3%, като значително подобрява качеството на захранването.

3. Координация на хибридно съхранение на енергия: изолиране на диоди и разпределение на мощността
В хибридна система за съхранение на енергия, съставена от литиеви батерии и суперкондензатори, разпределението на мощността трябва да се постигне чрез диоди. Литиевите батерии компенсират дългосрочните-ниски-флуктуации на мощността, докато суперкондензаторите се справят с краткосрочните-високи-силови удари. Например, в стратегията за контрол на връзката към мрежата за вятърна енергия, когато скоростта на колебание на мощността надвиши 5%, суперкондензаторът бързо се зарежда и разрежда чрез диоди, за да потисне скоростта на колебание до 2%; И литиевите батерии се регулират бавно със скорост от 0,1C, за да се гарантира, че SOC (състоянието на заряд) се поддържа в рамките на безопасния диапазон от 20% -80%.

3, Сътрудничество за управление на топлината: Контрол на температурата от ниво компонент до ниво система
Топлинната повреда на диодите е една от основните причини за повреда на системата за съхранение на енергия и контролът на температурата през целия жизнен цикъл трябва да бъде постигнат чрез иновация на материалите, структурна оптимизация и термичен дизайн на ниво система.

1. Надграждане на материала: Полупроводникът с широка забранена лента намалява загубата на топлина
SiC диодите могат да издържат на температури до 600 градуса, което е три пъти по-високо от устройствата, базирани на-силиций; GaN диодите могат да работят стабилно при 200 градуса и да осигурят топлинно резервиране за платформи с високо-напрежение 800V. Четвъртото поколение SiC модул от ROHM приема двустранна-дизайн за разсейване на топлината, намалявайки термичното съпротивление от 10K/W на 2K/W и постигайки плътност на мощността над 100kW/L. В системата за съхранение на енергия BYD Cube технологията за течно охлаждане стабилизира работната температура на диода под 45 градуса, намалявайки обратния ток на утечка със 78% в сравнение с решението с въздушно-охлаждане.

2. Структурна иновация: 3D опаковка и вградено разсейване на топлината
Чрез подреждане на чипове и вграждане на структури за разсейване на топлината термичното съпротивление на диодите може да бъде значително намалено. Например, серията интелигентни диоди на Infineon интегрира температурни сензори вътре в чипа, за да постигне-наблюдение в реално време на VF Tj кривите. Когато температурата достигне прага, се издава предупреждение 10 секунди преди прага, което осигурява време за активна намеса за термично управление на системата.

3. Термично свързване на системно ниво: синергия на вятърна и слънчева температура на съхранение
В свързващата система за съхранение на вятърна слънчева енергия трябва да се създаде единна платформа за управление на топлината. Например, споделена електроцентрала за съхранение на енергия в Цинхай приема система за производство на водород от морска вода, която използва отпадъчната топлина на електролитната клетка за загряване на литиевата батерия, намалявайки степента на влошаване на капацитета на батерията от 30% на 5% при ниски температурни условия през зимата. В същото време тръбопроводът за течно охлаждане на фотоволтаичния модул споделя охлаждаща течност с масления кръг на скоростната кутия на вятърната турбина, постигайки енергийно каскадно използване.