Која је заштитна функција диода у паралелним батеријама микромрежа?

一, Технички принцип: Изградња заштитне баријере са једносмерном проводљивошћу
Основна карактеристика диоде је њена једносмерна проводљивост - која дозвољава струји да тече само од аноде до катоде и показује стање високог отпора када је обрнуто. Ова карактеристика се може трансформисати у двоструки заштитни механизам у микромрежним паралелним батеријама:

1. Блокирање реверзне струје: спречава повратни ток енергије
Када грана у паралелном батеријском пакету доживи пад напона због квара (као што је кратак спој батерије) или недовољног осветљења, струја из других нормалних грана може да се врати у неисправну грану кроз стазу ниског отпора, формирајући „повратни ток енергије“. У овом тренутку, диоде повезане паралелно на оба краја неисправне гране ће се прекинути због обрнутог пристрасности, блокирајући ток струје. На пример, у паралелном систему фотонапонских ћелија, ако је одређена ћелија блокирана и излазни напон се смањи, бајпас диода повезана паралелно ће одмах спровести, кратко-спајати неисправну грану и спречити нормалну ћелију да снабдева струјом неисправну ћелију у обрнутом смеру, чиме се спречава локално прегревање изазвано ефектом вруће тачке.

2. Стезаљка напона: стабилизује напон система
Предњи пад напона диода (око 0,6В за силицијумске диоде и око 0,4В за Шоткијеве диоде) може се користити као природна референтна тачка напона. У паралелном пакету батерија, коло са степенастим напоном може се конструисати повезивањем више диода у серију. На пример, пројекат микромреже користи три силиконске диоде у серији да формира фиксни пад напона од 1,8 В. Када напон одређене гране пређе ову вредност, диода проводи и испушта вишак напона на уземљење, чиме штити позадинско оптерећење од пренапона.

2, Сценарио апликације: Покривање захтева заштите пуног животног циклуса
Заштитна функција диода пролази кроз фазе планирања, рада и одржавања паралелних батерија, са специфичним сценаријима примене укључујући:

1. Заштита од промене поларитета: спречава грешке при инсталацији
Када је батерија иницијално повезана са микромрежом, оператер може ненамерно да изазове преокрет позитивног и негативног пола. У овом тренутку, диода (као што је 1Н4007) повезана у серију на крају улаза напајања ће се прекинути због обрнутог пристрасности, блокирајући ток струје и спречавајући оштећење батерије или позадинских уређаја узроковано обрнутом струјом. Пројекат дистрибуиране производње електричне енергије користио је Шоткијеве диоде (пад напона од 0,3В) као компоненте заштите од обрнутог кретања, које су успешно пресреле више несрећа у обрнутом повезивању уз обезбеђивање малих губитака.

2. Пригушивање прелазног напона: Решавање индуктивног зазора оптерећења
Када паралелни пакети батерија покрећу индуктивна оптерећења као што су мотори и релеји, реверзна електромоторна сила од стотина или чак хиљада волти ће се генерисати када се оптерећење искључи. У овом тренутку, диоде са слободним ходом (као што су диоде за брзи опоравак) повезане паралелно на оба краја оптерећења ће брзо водити, обезбеђујући пут пражњења за обрнуту струју и избегавајући скокове високог{1}}напона од пробијања кроз цев прекидача или батерију. Одређени пројекат станице за пуњење електричних возила користи СиЦ диоде као компоненте слободног хода, са повратним временом опоравка од само 20нс, ефикасно сузбијајући ударе напона током заустављања покретања мотора.

3. Ублажавање неусклађености снаге: оптимизација паралелне ефикасности
У паралелном батеријском пакету, ако се перформансе батерије огранка погоршају (као што је смањен капацитет или повећан унутрашњи отпор), њен излазни напон ће бити нижи од осталих грана, што ће резултирати неравномерном расподелом струје. У овом тренутку, диода за блокирање повезана у серију на улазу у грану може да спречи да грана ниског напона- постане „енергетска црна рупа“. На пример, у одређеном пројекту фотонапонске микромреже, блокирне диоде су повезане у серију пре сваке паралелне гране. Када је напон гране нижи од системског просека, диода се искључује како би се спречило да нормална грана снабдева струјом обрнуто неисправној грани, чиме се смањује губитак снаге са 75% на 10%.

3, Стратегија оптимизације: Балансирање перформанси и трошкова
Иако је функција заштите диоде значајна, њен пад напона, потрошња енергије и проблеми са паралелним дељењем струје и даље морају бити оптимизовани. Следеће стратегије могу побољшати ефикасност заштите:

1. Оптимизација избора: Усклађивање сценарија апликације
Сценарио пада напона: Користите Шоткијеве диоде (пад напона 0,4В) или диоде од силицијум карбида (пад напона 0,2В) да бисте смањили потрошњу енергије. На пример, у батерији од 48 В, коришћење Шотки диода може смањити губитак напона са 0,7 В на 0,4 В и повећати ефикасност за 0,6%.
Сценарио високе фреквенције: Користите диоде за брзи опоравак (реверзно време опоравка 20-200нс) да бисте избегли губитке при пребацивању. Након усвајања диода за брзи опоравак у одређеном пројекту прекидачког напајања, губитак повратног опоравка је смањен за 40%.
Сценарио високе струје: Коришћењем силицијум карбидних диода, њихове карактеристике позитивног температурног коефицијента могу постићи природну дељење струје. Након паралелног повезивања више силицијум-карбидних диода у пројекту високонапонског преноса једносмерне струје, грешка дељења струје је смањена са 15% на 5%.
2. Тополошка иновација: композитна заштитна шема
ТВС диода+обична диода: У сценаријима заштите од грома, паралелне транзијентне супресионе диоде (ТВС) апсорбују пролазни високи напон, а серијске обичне диоде блокирају континуирану обрнуту струју. Након усвајања ове шеме у одређеном пројекту базне станице за комуникацију, стопа оштећења од грома је смањена са 5% на 0,2%.
Интелигентни диодни модул: интегрише диоде и МОСФЕТ за постизање динамичке заштите путем контролних сигнала. Након усвајања интелигентних диодних модула у одређеном пројекту система за складиштење енергије, време одзива је смањено са микросекунди на наносекунде, а ефикасност заштите је побољшана за 90%.
3. Управљање топлотом: избегавајте топлотни бег
Потрошња енергије диоде (П=ИВ) може да изазове локално прегревање и треба да буде оптимизована дизајном одвођења топлоте. На пример, када је више диода повезано паралелно, користи се заједнички дизајн хладњака да би се осигурала равнотежа температуре. УПС пројекат центра за податке оптимизовао је пут одвођења топлоте, смањујући температуру диодног споја са 150 степени на 120 степени и продужавајући животни век за три пута.