Како конфигурисати диоде у системима спреге за складиштење енергије ветра?

一, Избор типа диоде: прецизно подударање на основу сценарија примене
Систем спајања за складиштење енергије ветра покрива више аспеката као што су производња енергије ветра, конверзија енергије и пуњење и пражњење складиштења енергије. Постоје значајне разлике у захтевима за перформансе диода у различитим сценаријима и потребно је изабрати циљане типове уређаја.

1. Процес исправљања: Силицијум карбидне диоде побољшавају ефикасност конверзије
У АЦ/ДЦ исправљачком модулу турбина на ветар, традиционалне диоде засноване на силикону{0}} имају велике губитке при пребацивању због дугог времена повратног опоравка (50-100нс), док диоде од силицијум карбида (СиЦ) могу значајно смањити губитке исправљања због својих ултра брзих карактеристика повратног опоравка (Трр<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. Веза за складиштење енергије: ТВС диода побољшава заштиту од пренапона
У системима за складиштење енергије литијумских батерија, ТВС диоде спајају пренапон на сигуран опсег са брзином одзива у милисекунди. Узимајући ЦТП3.0 батеријски модул ЦАТЛ-а као пример, Донгво Елецтроницс СМБЈ15ЦА ТВС диода (Пппм=600В, Вц=18В) коришћена у њему смањила је пораст површинске температуре батеријског модула за 42% у УЛ9540А термичком тесту и добила више од 10 пута време одзива за систем заштите од пожара. За системе за складиштење енергије горивих ћелија, сензори каталитичког сагоревања и ТВС диоде морају бити конфигурисани да брзо прекину струјно коло у случају цурења водоника. Притисак отварања уређаја за ослобађање од експлозије треба контролисати унутар 0,01 МПа.

3. Фотонапонски помоћни линк: бајпас диода оптимизована толеранција сенке
У системима спреге за складиштење соларне енергије ветра, фотонапонски модули често доживљавају нагли пад излазне снаге због локалних сенки. Повезивањем једне бајпас диоде у серију са сваких 18-20 компоненти, струја оклопљених компоненти може се пренети, смањујући губитак снаге. На пример, када је једна ћелија потпуно блокирана, излазна снага монокристалног силицијумског модула може да се смањи за 75%, док се са конфигурацијом бајпас диода губитак снаге може контролисати унутар 10%. Поред тога, технологија инфрацрвене детекције треба да се користи за редовно скенирање компоненти и брзо решавање проблема врућих тачака када температурна разлика пређе 10 степени.

2, Оптимизација топологије: Изградња ефикасних и поузданих енергетских електронских мрежа
Метода тополошке везе диода директно утиче на ефикасност протока енергије и способност изолације квара система, а циљни дизајн је неопходан на основу путање конверзије енергије спрегнутог система.

1. Коло против обрнутог пуњења: композитни дизајн блокирне диоде и МОСФЕТ-а
Традиционална П-МОС антиреверзна шема има проблеме као што су висок отпор и немогућност блокирања реверзне струје. ТИ-јев ЛМ74700-К1 идеалан диодни контролер постиже 0,01 Ω на отпору и брзину повратног искључивања на нивоу наносекунде интеграцијом Н-МОС-а и контролног кола. У нисконапонском систему од 48В идеалног аутомобила Л9, ово решење смањује губитак везе против обрнутог кретања са 8В на 0,2В и пораст температуре система са 15 степени на 2 степена, потпуно решавајући ризик од термичког квара током хладног старта.

2. Више нивоа исправљања: топологија диоде стезаљке
За сценарије преноса једносмерне струје високог{0}}напона, исправљачи на више нивоа (НПЦ) са диодним стезама постижу равнотежу напона тако што повезују кондензаторе и диоде у серију, смањујући захтеве напонског отпора комутационих уређаја. У пројекту преноса једносмерне струје ± 800кВ ултра-високог напона, НПЦ топологија смањује отпорни напон појединачних уређаја са 1600В на 650В, док смањује стопу хармонијске дисторзије (ТХДу) са 15% на 3%, значајно побољшавајући квалитет струје.

3. Хибридна координација складиштења енергије: изолација диода и дистрибуција енергије
У хибридном систему за складиштење енергије који се састоји од литијумских батерија и суперкондензатора, дистрибуција енергије треба да се постигне преко диода. Литијумске батерије компензују дуготрајне-осетљивости ниске-снаге, док се суперкондензатори носе са краткорочним-великим-тресима. На пример, у стратегији контроле повезивања на мрежу за енергију ветра, када стопа флуктуације снаге пређе 5%, суперкондензатор се брзо пуни и празни кроз диоде да би сузбио стопу флуктуације на 2%; А литијумске батерије се полако регулишу брзином од 0,1Ц како би се осигурало да се СОЦ (Стање напуњености) одржава у безбедном опсегу од 20% -80%.

3, Сарадња у управљању топлотом: Контрола температуре од нивоа компоненте до нивоа система
Топлотни квар диода је један од главних узрока кварова система за складиштење енергије, а контрола температуре током целог животног циклуса треба да се постигне иновацијом материјала, оптимизацијом структуре и термичким дизајном на нивоу система.

1. Надоградња материјала: Полупроводник са широким појасом смањује губитак топлоте
СиЦ диоде могу да издрже температуре до 600 степени, што је три пута више од уређаја на бази силикона{1}}; ГаН диоде могу стабилно да раде на 200 степени и обезбеђују термичку редундансу за 800В високонапонске{4}}платформе. Четврта генерација СиЦ модула из РОХМ-а усваја двострани-дизајн дисипације топлоте, смањујући топлотни отпор са 10К/В на 2К/В и постижући густину снаге од преко 100кВ/Л. У БИД Цубе систему за складиштење енергије, технологија течног хлађења стабилизује радну температуру диоде испод 45 степени, смањујући обрнуту струју цурења за 78% у поређењу са решењем{13}}хлађеним ваздухом.

2. Структурне иновације: 3Д паковање и уграђена дисипација топлоте
Слагањем чипова и уградњом структура за расипање топлоте, топлотни отпор диода може се значајно смањити. На пример, серија Смарт Диоде компаније Инфинеон интегрише сензоре температуре унутар чипа да би се постигло праћење ВФ Тј кривих у реалном-времену. Када температура достигне праг, 10 секунди пре прага се издаје упозорење, које обезбеђује време активне интервенције за управљање топлотом система.

3. Термичка спрега на нивоу система: синергија температуре складиштења соларне енергије ветра
У систему спајања за складиштење соларне енергије ветра, потребно је успоставити јединствену платформу за управљање топлотом. На пример, заједничка електрана за складиштење енергије у Ћингхају усваја систем за производњу водоника из морске воде, који користи отпадну топлоту електролитичке ћелије за загревање литијумске батерије, смањујући стопу деградације капацитета батерије са 30% на 5% у условима ниске температуре зими. Истовремено, цевовод за хлађење течности фотонапонског модула дели расхладну течност са уљним кругом мењача ветротурбине, постижући каскадно коришћење енергије.