Какви са обичайните приложения на диодите в домашни системи за съхранение на енергия?

1, Защита срещу обратна връзка: изграждане на първата линия на защита за сигурност на системата
Интерфейсът за зареждане на домашната система за съхранение на енергия трябва да е съвместим с множество входове за захранване (като слънчеви фотоволтаични панели, купчини за зареждане на мрежата). Ако потребителят случайно обърне полярността на захранването, това може да доведе до изгаряне на основните компоненти, като системата за управление на батерията (BMS) и инвертора. Традиционната схема за анти-обратна връзка използва механични релета или MOS транзистори, но има недостатъци като ниска скорост на реакция, висока цена и ниска надеждност. Диодите на Шотки, със своя ултра-нисък спад на напрежението в права посока (Vf) от 0,2-0,5 V и скорост на отговор на наносекунди, се превърнаха в предпочитан компонент за защита срещу обратен ход.

Като вземем за пример определена марка подредена система за съхранение на енергия, нейната верига за зареждане използва диод на Шотки MBR1045CT (Vf=0.3V, IFSM=100A). В пътя на зареждане на пакета батерии от 5,12kWh, дори ако входното напрежение е обърнато, диодът може бързо да прекъсне, ограничавайки обратния ток до микроампери. В същото време неговите характеристики с ниска загуба на проводимост водят до загуба на ефективност от само 0,6% по време на нормално зареждане на системата. В допълнение, някои-системи от висок клас приемат композитна схема „диод+MOS тръба“ за постигане на ниска{10}}мощност в режим на готовност, като същевременно предотвратяват обратна връзка, като допълнително оптимизират енергийната ефективност.

2, Коригиране и стабилизиране на напрежението: постигане на ефективно преобразуване на енергийни форми
Една от основните функции на домакинската система за съхранение на енергия е да преобразува променлив ток (AC) в постоянен ток (DC) и да го съхранява в батерия, както и да преобразува DC в AC мощност за битови товари по време на разреждане. По време на този процес изправителният диод и диодът на регулатора на напрежението работят заедно, за да осигурят ефективността и стабилността на преобразуването на енергия.

Верига за коригиране: Във входния етап на фотоволтаичния инвертор веригата за пълновълново коригиране използва четири токоизправителни диода 1N4007 (издържащо напрежение 1000V, номинален ток 1A), за да преобразува пулсиращия DC изход от фотоволтаичния панел в плавен DC, осигурявайки стабилен вход за последващата DC-DC усилваща верига. Експерименталните данни показват, че инверторът, използващ тази схема, може да постигне ефективност на коригиране от 98,5% при работа при пълно натоварване, което е с 1,2% по-високо от традиционните мостови токоизправителни схеми.
Верига на регулатор на напрежение: В модула за наблюдение на напрежението на BMS се формира проста верига на регулатор на напрежение чрез свързване на ценеров диод (като тип 2CW13, със стойност на регулатора на напрежение 6V) последователно с резистор за ограничаване на тока. Когато напрежението на батерията варира поради презареждане или повишаване на температурата, ценеровият диод бързо се поврежда и провежда, като ограничава напрежението в безопасен диапазон и предпазва веригата за вземане на проби надолу по веригата от високо напрежение. Определен експеримент показва, че тази схема може да намали грешката при вземане на проби от напрежението на BMS от ± 0,5% до ± 0,1%, като значително подобрява точността на оценката на SOC на батерията.
3, Непрекъснат поток и възстановяване на енергията: оптимизиране на управлението на мощността на индуктивни товари
Индуктивните товари (като релейни бобини, двигатели, електромагнитни вентили и т.н.) са широко присъстващи в битовите системи за съхранение на енергия и обратната електродвижеща сила, генерирана при изключване, може да повреди превключващите компоненти. Диодът със свободен ход осигурява път за освобождаване на енергия за индуктивни товари, като ефективно потиска пиковата обратна електродвижеща сила и постига възстановяване на енергията.

Като вземем за пример електромагнитната верига за задвижване на определена марка интелигентна брава за врата, тя използва 1N5819WS диод на Шотки (Vf=0.3V, Trr=10ns), свързан паралелно в двата края на електромагнитната брава. Когато ключалката на вратата е изключена, диодът осигурява верига за свободен ход за остатъчния ток в намотката, потискайки пиковата обратна електродвижеща сила от 120V до под 40V, предпазвайки управляващия MOS транзистор от повреда. В допълнение, във веригата BOOST на фотоволтаичния инвертор диодът със свободен ход (като MBR20100CT, Vf=0.25V) осигурява път на освобождаване за индуктивно съхранение на енергия по време на периода на изключване на превключващата тръба, повишавайки ефективността на преобразуване на веригата от 92% на 95%.

4, Логически контрол и изолиране на сигнала: повишаване на нивото на интелигентност на системата
С развитието на интелигентни и мрежови домашни системи за съхранение на енергия ролята на диодите в логическия контрол и изолацията на сигнала става все по-важна.

Логическо управление: В схемата за балансирано управление на BMS, диодите могат да конструират проста логика "AND gate". Например, когато напрежението на няколко батерийни клетки е по-високо от зададения праг, съответният диод провежда, задействайки стартирането на балансиращата верига, за да се избегне рискът от презареждане. Според експериментални данни, времето за реакция на веригата за изравняване, използваща диодна логика, е намалено с 80% в сравнение със схемата за управление на MCU и не е необходимо програмиране на софтуер, което значително подобрява надеждността.
Изолиране на сигнала: В комуникационния интерфейс на системата за съхранение на енергия (като CAN шина, RS485) диодите могат да постигнат изолация между цифрови сигнали и аналогови сигнали. Например, в комуникационната верига RS485 на фотоволтаичен инвертор, превключващ диод 1N4148 (Trr=4ns) изолира положителните и отрицателните клеми на диференциалния сигнал, за да предотврати смущения в общ режим на шум, намалявайки честотата на грешки в комуникацията от 10 ⁻ ³ на 10 ⁻, осигурявайки стабилен обмен на данни между системата и платформата за наблюдение на облак.