Как да определите дали диодите в слънчевата енергийна система са повредени?

一, Основната роля и риск от повреда на диодите в системите за слънчева енергия
Видове и функции на диодите
Байпасен диод: паралелно свързан в двата края на низа на батерията, осигуряващ алтернативен път за ток, когато някои клетки на батерията са запушени или повредят, като се избягва топлинен точков ефект (постоянно увреждане на клетките на батерията, причинено от локално прегряване).
Диод против обратно зареждане: Свързан последователно между фотоволтаичния масив и контролера, той предотвратява обратното разреждане на батерията през фотоволтаичния панел през нощта или в дъждовни дни, предпазвайки живота на батерията.
Блокиращ диод: използва се в многосерийни паралелни системи за предотвратяване на връщането на ток към серията с ниска-мощност, като се гарантира независима работа на всяка серия.
Типични последици от повреда на диод
Ефектът на топлинното петно ​​се засилва: След повреда на байпасния диод, блокираните клетки на батерията продължават да издържат на обратно напрежение и температурата може да се повиши до над 200 градуса, което води до стареене на опаковъчния материал и дори до запалване.
Намаляване на генерирането на електроенергия в системата: Късо съединение на диод против обратно зареждане може да доведе до саморазреждане на батерията през нощта, което води до ежедневна загуба на до 5% -10% електроенергия.
Риск от повреда на оборудването: Повредата на блокиращия диод може да причини циркулация между струните, изгаряне на конектори или кабели.
2, Визуално проявление и предварителна преценка за повреда на диод
1. Откриване на аномалии във външния вид
Следи от ерозия: Повърхността на нормалния диод е гладка, но след повреда могат да се появят черни следи от изгаряне, пукнатини или топене на щифтове (както е показано на фигура 1). Например, фотоволтаична система с мощност 5kW има следи от карбонизация на конектора поради повреда на байпасния диод.
Деформация на опаковката: Високата температура причинява разширение на епоксидна смола или пластмасова опаковка, което обикновено се наблюдава при сценарии на дългосрочно-претоварване или късо съединение.
Промяна на цвета: Диодите от силициев материал ще се променят от черно на сиво бяло при високи температури, което може да се идентифицира чрез сравняване на компоненти от една и съща партида.
2 Аномалии в работата на системата
Небалансирано напрежение на струната: Използвайте мултицет, за да измерите напрежението на отворена верига на всяка струна. Ако напрежението на един низ е значително по-ниско от това на други низове (като повече от 10% по-ниско от номиналната стойност), това може да се дължи на повреда в проводимостта на байпасния диод.
Nighttime current backflow: In the absence of light, use a clamp ammeter to detect the output terminal of the photovoltaic array. If there is a reverse current (>0,1 A), това показва, че диодът против обратно зареждане има късо съединение.
Ненормално нагряване: Инфрачервеното термовизионно устройство отчита температурата на повърхността на диода. Нормалната работна температура трябва да бъде под 85 градуса. Ако местната температура надвишава 120 градуса, машината трябва да бъде спряна незабавно за проверка.
3, Професионални методи за откриване на повреда на диод
1 офлайн откриване (срив на захранването на системата)
Тест за положителен спад на налягането:
Настройте мултиметъра на диоден режим (или 2V DC режим).
Свържете положителния полюс към анода на диода и отрицателния полюс към катода и запишете предния спад на напрежението (VF).
Normal silicon diode VF should be 0.5-0.7V, and Schottky diode VF should be 0.2-0.4V. If VF>1V или показва OL (отворена верига), това показва, че диодът е отворена верига; Ако VF<0.1V, there may be a short circuit caused by breakdown.
Тест за обратен ток на утечка:
Използвайте високо{0}}прецизен мултицет (като Fluke 87V) в диапазона μ A.
Свържете обратно диода (с положителния полюс, свързан към катода, и отрицателния полюс, свързан към анода) и приложете обратно напрежение (като 20V).
Нормалният обратен ток на утечка на диод трябва да бъде по-малък от 1 μA. Ако е по-голям от 10 μA, това показва намаляване на изолационните характеристики.
2 Онлайн откриване (системата е под напрежение)
Динамично наблюдение на тока:
Използвайте осцилоскоп, за да заснемете формата на вълната на напрежението през диода.
Нормалният байпасен диод е в състояние на обратно прекъсване, когато струната е нормална и напрежението е близко до напрежението на отворена верига на струната; Когато струната е запушена, диодът провежда в посока напред и напрежението пада до около VF.
Ако формата на вълната показва непрекъснати флуктуации на тока на утечка в права или обратна посока, това показва дрейф на параметъра на диода.
Инфрачервено термично позициониране:
Сканирайте зоната на диода с инфрачервена термокамера, когато има достатъчно слънчева светлина.
Нормалната температура на диода трябва да е близка до температурата на околните компоненти. Ако местната температура е по-висока от 20 градуса, това може да причини прегряване поради повишена загуба на проводимост.
4, Анализ на първопричината и превантивни мерки за повреда на диод
1 Често срещани причини за повреда
Пренапрежение на пренапрежение: Удари от мълния или флуктуации на мрежата причиняват обратното напрежение на диода да надхвърли номиналната стойност (като например, когато VRRM на 1N4007 е 1000 V, 20% марж е необходим за действителна употреба).
Свръхток и прегряване: Неправилното съвпадение на низове кара някои диоди да носят прекомерен ток за дълго време (като например, когато проектният ток е 10A, но всъщност протича 15A).
Производствени дефекти: виртуално запояване или чип пукнатини във вътрешния метализиращ слой на диода, които са трудни за откриване в началния етап и постепенно излизат от строя след работа.
Корозия в околната среда: В крайбрежни райони или райони с висока влажност, окисляването на диодните щифтове води до повишена контактна устойчивост и ускорено стареене поради местно повишаване на температурата.
2 Стратегии за профилактика и поддръжка
Оптимизация на селекцията:
Номиналният ток на байпасния диод трябва да бъде по-голям или равен на 1,25 пъти тока на късо- съединение на низа, а обратното напрежение трябва да бъде по-голямо или равно на 1,5 пъти максималното напрежение на системата.
Диодът против обратно зареждане трябва да бъде избран като тип с ниска VF (като SB5100, VF=0.45V), за да се намали консумацията на енергия през нощта.
Спецификации за монтаж:
Дължината на свързващия проводник между диода и низа на батерията трябва да бъде по-малка от 30 см, за да се намали паразитната индуктивност.
The installation surface of the heat sink should be flat and coated with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m · K), за да се осигури термична устойчивост<1 ℃/W.
Редовно тестване:
Сканирайте ключовите диоди с инфрачервена термокамера на всяко тримесечие и установете температурни рекорди.
Conduct offline testing once a year to replace components with VF deviation>10% или ток на утечка над стандарта.
5, Казус от практиката: Отстраняване на неизправности на диоди в 10kW фотоволтаична система
1. Феномен на повреда
След 3 години работа на системата, генерирането на електроенергия е намаляло с 15% в сравнение със същия период, а нощното напрежение на батерията е паднало от 51,2 V на 49,8 V.

2. Процес на разследване
Проверка на външния вид: Установено е, че опаковката на байпасния диод в низ 2 е леко издута и има следи от окисление по щифтовете.
Офлайн тестване:
Тестът за спад на напрежението показва VF=1.2V (нормална стойност 0,6V), което показва увеличение на съпротивлението при включване.
Тестът за обратен ток на утечка е 5 μA (нормална стойност<1 μ A), and the insulation performance decreases.
Проверка на ниво система:
След смяната на дефектния диод напрежението на низ 2 се върна на същото ниво като на другите низове (36,5 V).
През нощта напрежението на батерията остава стабилно при 51,0 V, а генерирането на електроенергия се увеличава до 98% от проектната стойност.
Анализ на първопричината
Неправилен избор: Първоначалният номинален ток на диода беше 8 A, но действителният ток на късо- съединение на низа достигна 10 A, което ускори стареенето поради дългосрочно-претоварване.
Недостатъчно разсейване на топлината: Няма инсталиран радиатор, температурата на диодния преход надвишава 125 градуса за дълго време.