Какво е анти-обратен диод в слънчева енергийна система?

一, Основната функция на антиреверсния диод: „предпазен клапан“ за еднопосочен контрол на тока
1. Предотвратете обратното разреждане на батерията
Когато масивът от слънчеви клетки спре да генерира електричество при дъждовни, нощни или неизправни условия, напрежението на батерията може да е по-високо от напрежението на батерията, което води до връщане на ток към слънчевия панел. Антиреверсните диоди са свързани последователно във верига, използвайки тяхната еднопосочна проводимост, за да позволят на тока да тече само от платката на батерията към батерията, блокирайки обратния поток. Например, в независима фотоволтаична система, ако не са инсталирани антиреверсивни диоди, батерията може да продължи да се разрежда през слънчевия панел, което не само причинява загуба на енергия, но също така причинява нагряване на слънчевия панел или дори изгаряне поради претоварване на тока, съкращавайки живота на оборудването.
2. Потискане на текущия обратен поток между клоновете на масива
В големите фотоволтаични електроцентрали масивът от батерии обикновено се състои от множество паралелни клонове. Поради разликите в интензитета на осветлението и производителността на компонентите между различните клонове, изходното напрежение може да не е постоянно. Токът от клона за високо-напрежение може да тече обратно към клона за ниско-напрежение, причинявайки намаляване на общото изходно напрежение и дори задействайки „ефекта на гореща точка“ -компонентите, които са засегнати от обратния ток, може да се повредят поради локално прегряване. Антиобратните диоди са свързани последователно във всеки клон, за да се гарантира, че токът тече само от края на високото напрежение към края на ниското напрежение, като се избягват взаимни смущения между клоновете. Например фотоволтаична електроцентрала с мощност 10 MW увеличи ефективността на системата с 3% и годишното производство на електроенергия с приблизително 300 000 kWh чрез инсталиране на антиреверсивни диоди във всеки клон.
3. Байпасна защита и предотвратяване на топлинно изтичане
Когато компонентите на батерията са засенчени или работят неизправно, тяхното изходно напрежение може да спадне рязко, превръщайки се в "товар" във веригата. В този момент байпасните диоди, свързани паралелно в двата края на компонента, провеждат късо съединение на дефектния компонент и позволяват на тока да продължи да тече около компонента, избягвайки повреда на други нормални компоненти поради пренапрежение. Например във фотоволтаични електроцентрали в пустинни райони покритието от пясък и прах може да доведе до намаляване на ефективността на производството на електроенергия на някои компоненти. Байпасните диоди могат бързо да изолират повредените компоненти и да предотвратят разпространението на топлинно изтичане в целия масив.
2, Критерии за избор на антиреверсни диоди: изкуството да се балансират производителността и цената
1. Съвпадение на ключови параметри
Максимален ток напред (IF): Той трябва да бъде по-голям от максималния работен ток на системата. Например, в 100kW фотоволтаична система, ако максималният работен ток е 200A, трябва да се изберат диоди с IF по-голям или равен на 250A, за да се запази резерв на безопасност.
Обратно пиково напрежение (VRRM): Трябва да е по-голямо от максималното обратно напрежение на системата. В райони с висока-надморска височина, поради високата интензивност на слънчевата светлина, напрежението на отворена верига на слънчевия панел може да достигне над 1000 V. Понастоящем трябва да се изберат диоди с VRRM по-голямо или равно на 1200V.
Положителен спад на напрежението (VF): влияе директно върху ефективността на системата. VF на традиционните силициеви токоизправителни диоди е около 0,7 V, докато VF на диодите на Шотки може да бъде само 0,3 V. В големите електроцентрали използването на диоди на Шотки може значително да намали загубите в линията и да увеличи производството на електроенергия.
2. Материална и структурна оптимизация
Диод за бързо възстановяване (FRD): Подходящ за високо{0}}честотни превключващи вериги, неговото време за обратно възстановяване (trr) отнема само няколко десетки наносекунди, което може да намали загубите при превключване. В свързаните с мрежата фотоволтаични инвертори FRD може да подобри ефективността на преобразуване до над 98%.
Диоди от силициев карбид (SiC): характеризират се с устойчивост на високо напрежение, ниски загуби и устойчивост на висока температура. Във високо-температурни пустинни среди температурата на свързване на SiC диодите може да достигне 175 градуса, което е с 50% по-високо от традиционните силициеви диоди и значително удължава живота на оборудването.
Модулен дизайн: Интегрирането на множество диоди в един и същи пакет може да опрости оформлението на веригата и да намали паразитната индуктивност. Например, диодният модул MDK250A1600V, пуснат от определена марка, има 40% намаление на обема в сравнение с дискретните компоненти и 30% увеличение на ефективността на инсталацията.
3, Типичен сценарий на приложение: Пълно покритие от битови до индустриални и търговски сектори
1. Битова фотоволтаична система
В малки покривни фотоволтаични системи антиреверсните диоди обикновено са интегрирани във фотоволтаичния контролер. Например, определена марка домакински контролер от 5kW използва диоди на Шотки, чиито ниски VF характеристики повишават ефективността на системата с 1,5% и увеличават годишното производство на електроенергия с около 200 градуса. В същото време вградената -функция за защита от пренапрежение на контролера може да предотврати повреда на диода поради високо обратно напрежение, удължавайки гаранционния период до 5 години.
2. Промишлени и търговски фотоволтаични електроцентрали
В големите наземни електроцентрали антиреверсните диоди се използват широко в ключово оборудване като комбиниращи кутии и инвертори. Например, фотоволтаична електроцентрала с мощност 20 MW приема комбинирана кутия с интегрирани диодни модули, която има ниво на защита IP67, което може да издържи на тежки среди, като пясък и солен спрей, и има 60% намаление на процента на отказ в сравнение с традиционните дизайни. В допълнение, чрез наблюдение на температурата на диода в реално-време, системата може да осигури ранно предупреждение за потенциални повреди и да избегне непланирани изключвания.
3. Специални екологични приложения
В изключително студени региони (като Арктическия кръг) ниските температури могат да причинят повишаване на VF на диода, което да повлияе на ефективността на системата. Ниско{1}}диодът на Шотки, разработен от определена марка, увеличава VF само с 0,05 V в -40-градусова среда, осигурявайки стабилна работа на системата при екстремни условия. В офшорните фотоволтаични платформи диодните модули с антикорозионни покрития могат да издържат на корозия от морска вода и имат живот над 25 години.
4, Индустриални стандарти и бъдещи тенденции: Итерацията на технологиите води до подобрения на сигурността
1. Национални стандарти и изисквания за сертифициране
Китайският „Кодекс за проектиране на фотоволтаични електроцентрали“ (GB 50797-2012) ясно постановява, че номиналният ток на антиреверсните диоди не трябва да бъде по-малък от 1,25 пъти максималния работен ток на системата, а номиналното напрежение не трябва да бъде по-малко от 1,5 пъти максималното напрежение на системата. Освен това продуктът трябва да премине международни сертификати като T Ü V и UL, за да се гарантира съответствие със задължителните стандарти като безопасност и опазване на околната среда.
2. Тенденции в интелигентността и интеграцията
В бъдеще антиреверсните диоди ще се развиват към интелигентност и интеграция. Например, чрез вграждане на температурни сензори и комуникационни модули, диодите могат да качват работното си състояние в реално-време в облака, позволявайки дистанционно наблюдение и диагностика на неизправности. В същото време интегрираният дизайн със захранващи устройства като MOSFET и IGBT може допълнително да намали размера на оборудването и системните разходи.
3. Пробив в нови материали и процеси
Със зрелостта на трето-поколение полупроводникови материали се очаква диодите от галиев нитрид (GaN) да се използват широко във фотоволтаичната област. Неговото време за обратно възстановяване може да бъде съкратено до по-малко от 10 наносекунди, а загубата при превключване е намалена с 30% в сравнение с SiC диоди, осигурявайки ключова подкрепа за ефективни фотоволтаични инвертори.