TRR: Проектиране на диоди в инвертори

Функцията на диодите в инверторите
Коригиращ ефект
Най-основната функция на диодите в инверторите е изправянето, което преобразува променливия ток в постоянен. Тази функция може да е необходима както на входните, така и на изходните клеми на инвертора. Например, в някои конструкции на инвертор може да се наложи входното постояннотоково захранване да бъде предварително обработено и пулсациите да бъдат филтрирани чрез токоизправителни вериги, за да се осигури по-стабилно постояннотоково захранване.

Продължение и защита
Работната среда на инверторите обикновено е много сложна и внезапните промени в натоварването могат да причинят резки колебания в напрежението или тока. Диодът може да играе роля на свободен ход, осигурявайки път на обратен ток, когато индуктивен товар (като електрически мотор) е изключен, като по този начин се избягват пикове на напрежението във веригата от повреда на други компоненти. Освен това диодите могат да се използват и като защитни компоненти за предотвратяване на пренапрежение или обратен ток във веригата от повреда на инвертора.

Стабилизиране и филтриране на напрежението
Диодите също играят важна роля във веригите за филтриране и регулиране на напрежението на инверторите. Чрез комбиниране на диоди с кондензатори или индуктори, високочестотният шум в захранването може да бъде ефективно филтриран, изходното напрежение може да бъде стабилизирано и качеството на изхода на инвертора може да бъде подобрено.

Критерии за избор на диоди
Издръжливост на обратно напрежение (VR)
Обратното издържано напрежение е важен параметър при избора на диод, който определя максималното обратно напрежение, което диодът може да издържи. При проектирането на инвертора е необходимо да се гарантира, че обратното издържано напрежение на диода е по-високо от максималното напрежение, което може да възникне в системата, за да се избегне повреда.

Прав ток (IF) и ударен ток (IFSM)
Правият ток на диода определя максималния ток, през който може да премине при нормални работни условия, докато ударният ток представлява максималния ток, който диодът може да издържи за кратък период от време. При избора на диод е необходимо да се вземат предвид характеристиките на товара и възможните колебания на тока, за да се гарантира, че диодът може да работи стабилно без прегряване или повреда.

Време за възстановяване (trr)
Времето за възстановяване е времето, необходимо на диода да премине от проводящо състояние към състояние на обратно блокиране. По-краткото време за възстановяване може да подобри ефективността на инвертора, особено при високочестотни инвертори, където изборът на диоди за бързо възстановяване е особено важен за намаляване на загубите при превключване.

Консумация на енергия и разсейване на топлината
По време на работа диодите генерират определена консумация на енергия, особено в работна среда със силен ток или висока честота. Разумният дизайн за разсейване на топлината е от решаващо значение. Изборът на диоди с ниска мощност и съчетаването им с подходящи радиатори може ефективно да удължи живота на инвертора.

Често срещани типове диоди, използвани в инвертори
диод на Шотки
Диодите на Шотки имат характеристиките на нисък спад на напрежението и бързо време за възстановяване, което ги прави идеален избор за високочестотни инвертори. Неговият недостатък е, че обратното издържано напрежение е относително ниско, така че обикновено се използва в приложения с ниско напрежение.

Диод за бързо възстановяване
Характеристиката на диодите с бързо възстановяване е тяхното кратко време за обратно възстановяване, което ги прави подходящи за инверторни приложения със средна до висока честота. Те обикновено имат високо обратно напрежение и са подходящи за работа при по-високи напрежения.

Свръхбърз диод за възстановяване
Диодът за ултра бързо възстановяване е устройство, допълнително оптимизирано на базата на диод за бързо възстановяване, подходящо за взискателните изисквания във високочестотни приложения. Този тип диод има по-кратко време за възстановяване, може значително да намали загубите при превключване и да подобри ефективността на инвертора.

Стандартен диод и токоизправителен диод
В някои приложения с ниска честота или ниска ефективност стандартните диоди или токоизправителните диоди все още се използват широко. Въпреки че имат по-дълго време за възстановяване, тези диоди все още имат предимства в някои евтини приложения.

Практически случай на диоди в инверторни приложения
Соларен инвертор
В слънчевите инвертори диодите се използват главно за предотвратяване на тока от фотоволтаичните панели да тече обратно към инвертора през нощта, като същевременно осигуряват изолация между множество фотоволтаични струни. Диодите на Шотки често се използват в такива приложения, тъй като тяхното ниско напрежение може да минимизира загубата на енергия до възможно най-голяма степен.

Инвертор за електрически автомобили
Инверторите за електрически превозни средства изискват висока ефективност и надеждност, така че диодите за бързо възстановяване или ултра бързо възстановяване обикновено се използват за подобряване на ефективността на системата и осигуряване на стабилност в среди с висока температура.

Непрекъсваемо захранване (UPS)
Надеждността на диодите е от решаващо значение в UPS системите. Токоизправители и диоди за бързо възстановяване обикновено се използват в такива системи, за да осигурят бърза реакция и стабилно захранване по време на превключване на захранването.

Бъдещи перспективи
С развитието на нови енергийни и интелигентни мрежи, търсенето на инвертори непрекъснато нараства, а дизайнът на диодите също непрекъснато се подобрява. В бъдеще, с разработването на нови технологии за материали като диоди от силициев карбид (SiC) и галиев нитрид (GaN), ефективността и надеждността на инверторите ще бъдат допълнително подобрени. Междувременно, с развитието на технологията за силова електроника, сценариите за приложение на диоди в инверторите ще станат по-обширни и ще продължат да се появяват нови дизайнерски решения.

https://www.trrsemicon.com/diode/1-0a-fast-recov-ery-rectifier-1f2.html