Ποια είναι η διαφορά μεταξύ της διόδου παράκαμψης και της διόδου αντιστροφής;

1, Αρχή λειτουργίας: Διαφοροποιημένη εφαρμογή μονοκατευθυντικής αγωγιμότητας
Δίοδος παράκαμψης: ενεργός υπερασπιστής του φαινομένου hot spot
Η δίοδος παράκαμψης συνδέεται αντίστροφα παράλληλα και στα δύο άκρα της φωτοβολταϊκής μονάδας, χρησιμοποιώντας τη μονοκατευθυντική αγωγιμότητα της διόδου για την επίτευξη θερμικής προστασίας κηλίδων. Όταν η τάση εξόδου ενός εξαρτήματος μειώνεται λόγω τοπικής απόφραξης, δυσλειτουργίας ή γήρανσης, η δίοδος οδηγεί προς την εμπρός κατεύθυνση, βραχυκυκλώνοντας το ελαττωματικό εξάρτημα και επιτρέποντας στο ρεύμα να παρακάμψει την προβληματική περιοχή. Για παράδειγμα, ένα συγκεκριμένο φωτοβολταϊκό στοιχείο αποτελείται από 36 ηλιακά κύτταρα συνδεδεμένα σε σειρά. Εάν ένα από αυτά δεν μπορεί να παράγει ηλεκτρισμό λόγω σκίασης, η ισοδύναμη αντίστασή του θα αυξηθεί ξαφνικά και η συνολική τάση του κυκλώματος σειράς θα συγκεντρωθεί σε αυτό το κελί, με αποτέλεσμα θερμικά σημεία υψηλής{{4} θερμοκρασίας. Σε αυτό το σημείο, η παράλληλη δίοδος παράκαμψης άγει, παρακάμπτοντας το ελαττωματικό στοιχείο της μπαταρίας για να αποτρέψει το να γίνει φορτίο και να καταναλώσει ενέργεια από άλλες κανονικές κυψέλες μπαταρίας. Ταυτόχρονα, αποτρέπει την παραμόρφωση του υλικού συσκευασίας ή το ράγισμα της κυψέλης της μπαταρίας λόγω υπερβολικής θερμοκρασίας του εξαρτήματος.

Αντίστροφη δίοδος: παθητικός αποκλεισμός της αντίστροφης ροής ρεύματος
Οι αντίστροφες δίοδοι συνδέονται σε σειρά με φωτοβολταϊκές σειρές ή κιβώτια συνδυασμού DC, χρησιμοποιώντας μονοκατευθυντική αγωγιμότητα για την πρόληψη της ροής αντίστροφου ρεύματος. Οι βασικές του λειτουργίες περιλαμβάνουν:

Κατά της αντίστροφης ροής μπαταρίας: Σε ένα ανεξάρτητο φωτοβολταϊκό σύστημα, όταν τα εξαρτήματα δεν παράγουν ηλεκτρισμό τη νύχτα, η αντίστροφη δίοδος μπορεί να εμποδίσει την αντίστροφη ροή του ρεύματος της μπαταρίας στα εξαρτήματα, αποφεύγοντας τη θέρμανση και τη ζημιά των εξαρτημάτων.
Αμοιβαία έγχυση κατά στοιχειοσειρών: Στις παράλληλες στοιχειοσειρές, εάν ένας κλάδος παρουσιάσει μείωση της τάσης εξόδου λόγω σκιών ή σφαλμάτων, η αντίστροφη δίοδος μπορεί να εμποδίσει το ρεύμα από τον κλάδο υψηλής τάσης να ρέει πίσω στον κλάδο χαμηλής τάσης, εμποδίζοντας την πτώση της συνολικής τάσης εξόδου. Για παράδειγμα, ένας φωτοβολταϊκός σταθμός περιέχει 10 χορδές. Εάν η μία στοιχειοσειρά παρουσιάσει μείωση της τάσης εξόδου λόγω χιονοκάλυψης και δεν έχει εγκατασταθεί αντίστροφη δίοδος, τα ρεύματα των άλλων στοιχειοσειρών θα σχηματίσουν ρεύμα κυκλοφορίας μέσω της ελαττωματικής χορδής, με αποτέλεσμα την απώλεια της απόδοσης του συστήματος. Μετά την εγκατάσταση διόδων αντιστροφής, η ελαττωματική στοιχειοσειρά απομονώνεται και η τάση εξόδου του συστήματος παραμένει σταθερή.
2, Βασικός ρόλος: Διαφοροποιημένος καταμερισμός εργασίας για λειτουργική τοποθέτηση
Δίοδος παράκαμψης: διπλή εγγύηση απόδοσης και ασφάλειας
Η βασική αξία των διόδων παράκαμψης έγκειται στη διατήρηση της απόδοσης παραγωγής ενέργειας του συστήματος και της ασφάλειας των εξαρτημάτων. Πειραματικά δεδομένα δείχνουν ότι εξαρτήματα χωρίς διόδους παράκαμψης μπορούν να μειώσουν την ισχύ εξόδου κατά 30% -50% όταν είναι μερικώς παρεμποδισμένα και η θερμοκρασία του hot spot μπορεί να φτάσει πάνω από 150 βαθμούς, απειλώντας σοβαρά τη διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων. Μετά τη διαμόρφωση της διόδου παράκαμψης, η απώλεια ισχύος μπορεί να ελεγχθεί εντός 5%, και η θερμοκρασία του hot spot μπορεί να μειωθεί κάτω από τους 80 βαθμούς. Επιπλέον, οι δίοδοι παράκαμψης μπορούν να μειώσουν το χρόνο διακοπής λειτουργίας του συστήματος που προκαλείται από αστοχίες εξαρτημάτων και να βελτιώσουν τη λειτουργική απόδοση.

Αντίστροφη δίοδος: ο ακρογωνιαίος λίθος της σταθερότητας του συστήματος
Η βασική λειτουργία των διόδων αντιστροφής είναι η διατήρηση της σταθερότητας της τάσης του συστήματος και της αποδοτικότητας της χρήσης ενέργειας. Σε μεγάλους φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, οι διαφορές τάσης μεταξύ των στοιχειοσειρών μπορεί να προκαλέσουν αντίστροφη ροή ρεύματος, οδηγώντας στα ακόλουθα προβλήματα:

Απώλεια ενέργειας: Το αντίστροφο ρεύμα καταναλώνει αποτελεσματική παραγωγή ενέργειας, μειώνοντας τη συνολική απόδοση του συστήματος.
Ζημιά στον εξοπλισμό: Το μακροπρόθεσμο αντίστροφο ρεύμα μπορεί να προκαλέσει θέρμανση εξαρτημάτων, καύση του κουτιού διακλάδωσης, ακόμη και πυρκαγιά.
Αποτυχία παρακολούθησης: Η αντίστροφη ροή ρεύματος μπορεί να επηρεάσει την ακριβή κρίση του συστήματος παρακολούθησης για την κατάσταση των εξαρτημάτων, αυξάνοντας τη δυσκολία λειτουργίας και συντήρησης.
Με την εγκατάσταση διόδων αντιστροφής, το αντίστροφο ρεύμα μπορεί να αποκλειστεί αποτελεσματικά, διασφαλίζοντας ότι η τάση του συστήματος παραμένει σταθερή εντός του εύρους σχεδιασμού και βελτιώνοντας την απόδοση μεταφοράς ενέργειας και την αξιοπιστία του εξοπλισμού.
3, Θέση εγκατάστασης: Διαφοροποιημένη διάταξη τοπολογίας κυκλώματος
Δίοδος παράκαμψης: προστασία επιπέδου εξαρτήματος
Η δίοδος παράκαμψης είναι συνήθως ενσωματωμένη στο κουτί διακλάδωσης της φωτοβολταϊκής μονάδας και συνδέεται αντίστροφα παράλληλα με την μπαταρία. Ανάλογα με τον σχεδιασμό του εξαρτήματος, κάθε εξάρτημα μπορεί να διαμορφωθεί με 1-3 διόδους παράκαμψης. Για παράδειγμα, ένα εξάρτημα 60 κυψελών μπαταρίας μπορεί να χρησιμοποιεί 2 διόδους παράκαμψης, με κάθε δίοδο να προστατεύει 30 στοιχεία μπαταρίας. Εάν χρησιμοποιούνται 3 δίοδοι, κάθε προστατευτικό στοιχείο 20 μπαταριών μπορεί να απομονώσει την περιοχή σφάλματος πιο λεπτά και να μειώσει την απώλεια ισχύος των κανονικών στοιχείων μπαταρίας.

Anti reverse diode: προστασία επιπέδου συστήματος
Οι αντίστροφες δίοδοι εγκαθίστανται συνήθως στην είσοδο κουτιών συνδυασμού DC ή μετατροπέων, συνδεδεμένων σε σειρά στο κύκλωμα εξόδου της στοιχειοσειράς. Σε μεγάλους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, κάθε ακροδέκτης εξόδου στοιχειοσειράς μπορεί να είναι εξοπλισμένος με μία αντίστροφη δίοδο. Στο πλαίσιο συνδυασμού, πολλαπλές στοιχειοσειρές μπορεί να μοιράζονται μία μονάδα αντιστροφής διόδου μετά τη σύγκλιση για μείωση του κόστους και της κατάληψης χώρου. Για παράδειγμα, ένας φωτοβολταϊκός σταθμός ισχύος 1MW περιέχει χορδές 20 50kW και μπορούν να διαμορφωθούν 4 μονάδες αντίστροφης διόδου στο κουτί συνδυασμού, με κάθε μονάδα να προστατεύει 5 χορδές.

4, Κριτήρια επιλογής: Διαφοροποιημένες απαιτήσεις για αντιστοίχιση παραμέτρων
Δίοδος παράκαμψης: Η αντίσταση τάσης, το ρεύμα και η θερμική απόδοση είναι βασικοί παράγοντες
Η επιλογή των διόδων παράκαμψης πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις παραμέτρων:

Τάση αντίστροφης αντοχής: Πρέπει να είναι μεγαλύτερη από 1,5 φορές την τάση ανοιχτού κυκλώματος του εξαρτήματος. Για παράδειγμα, εάν η τάση ανοιχτού κυκλώματος ενός εξαρτήματος είναι 45 V, η αντίστροφη τάση αντοχής της διόδου παράκαμψης πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 67,5 V.
Μπροστινό ρεύμα: Θα πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1,2 φορές το ρεύμα βραχυκυκλώματος του στοιχείου. Για παράδειγμα, εάν το ρεύμα βραχυκυκλώματος ενός εξαρτήματος είναι 9Α, το ρεύμα της διόδου παράκαμψης πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 10,8Α.
Θερμική αντίσταση και θερμοκρασία διακλάδωσης: Είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη το περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας μέσα στο εξάρτημα (συνήθως 20-30 βαθμούς υψηλότερη από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος) και να επιλέξετε διόδους με χαμηλή θερμική αντίσταση και υψηλή θερμοκρασία διακλάδωσης. Για παράδειγμα, εάν η εσωτερική θερμοκρασία ενός εξαρτήματος μπορεί να φτάσει τους 85 βαθμούς, η θερμοκρασία διασταύρωσης διόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 125 βαθμούς.
Πτώση πίεσης: Όσο μικρότερη είναι η πτώση πίεσης, τόσο μικρότερη είναι η απώλεια ισχύος. Οι δίοδοι Schottky χρησιμοποιούνται συνήθως σε εξαρτήματα χαμηλής-ισχύος λόγω πτώσης τάσης (0,2-0,3V), ενώ οι δίοδοι ανορθωτή πυριτίου (πτώση τάσης 0,7-1V) είναι κατάλληλες για εξαρτήματα υψηλής ισχύος.
Κατά της αντίστροφης δίοδος: Η αντίσταση τάσης, το ρεύμα και η απαγωγή θερμότητας είναι ο πυρήνας
Η επιλογή των διόδων αντιστροφής πρέπει να πληροί τις ακόλουθες απαιτήσεις παραμέτρων:

Τάση αντίστροφης αντοχής: Πρέπει να είναι μεγαλύτερη από το διπλάσιο της μέγιστης τάσης λειτουργίας του συστήματος. Για παράδειγμα, εάν η μέγιστη τάση λειτουργίας ενός συστήματος είναι 1000 V, η αντίστροφη τάση αντίστασης της αντίστροφης διόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερη ή ίση με 2000 V.
Μπροστινό ρεύμα: Πρέπει να είναι μεγαλύτερο από 1,5 φορές το μέγιστο ρεύμα εξόδου της χορδής. Για παράδειγμα, εάν το μέγιστο ρεύμα εξόδου μιας συγκεκριμένης στοιχειοσειράς είναι 12Α, το μπροστινό ρεύμα της αντίστροφης διόδου πρέπει να είναι μεγαλύτερο ή ίσο με 18Α.
Σχεδιασμός απαγωγής θερμότητας: Είναι απαραίτητο να λάβετε υπόψη το περιβάλλον υψηλής θερμοκρασίας μέσα στο κιβώτιο συνδυασμού (συνήθως έως 60-80 μοίρες), και να επιλέξετε μονάδες με χαμηλή θερμική αντίσταση και ψύκτες θερμότητας. Για παράδειγμα, η θερμική αντίσταση μιας συγκεκριμένης μονάδας αντίστροφης διόδου είναι 0,5 μοίρες /W, η οποία μπορεί να μειώσει αποτελεσματικά τη θερμοκρασία της διασταύρωσης.
Πτώση τάσης και κατανάλωση ενέργειας: Όσο χαμηλότερη είναι η πτώση τάσης, τόσο μεγαλύτερη είναι η απόδοση του συστήματος. Η πτώση τάσης των φωτοβολταϊκών αποκλειστικών μονάδων αντίστροφης διόδου μπορεί να είναι τόσο χαμηλή όσο 1,0-1,5 V, μειώνοντας την κατανάλωση ρεύματος κατά 20% -30% σε σύγκριση με τις συνηθισμένες μονάδες (1,5-2V).
5, Περίπτωση πρακτικής εφαρμογής: τυπική εκδήλωση συνεργατικής αξίας
Περίπτωση 1: Βελτιστοποίηση διόδων παράκαμψης σε φωτοβολταϊκό σταθμό ισχύος 50 MW
Ο σταθμός παραγωγής ενέργειας σχεδιάστηκε αρχικά με μία δίοδο παράκαμψης ανά εξάρτημα, αλλά αργότερα ανακαλύφθηκε ότι η απώλεια ισχύος έφθασε ακόμα το 15% όταν ήταν μερικώς παρεμποδισμένη. Με την υιοθέτηση ενός σχεδίου χρήσης 3 διόδων παράκαμψης ανά εξάρτημα, η απώλεια ισχύος μειώνεται κάτω από 5%, και η ετήσια παραγωγή ενέργειας αυξάνεται κατά περίπου 2%. Ταυτόχρονα, η θερμοκρασία του hot spot μειώθηκε από 120 βαθμούς σε 70 βαθμούς και το ποσοστό αστοχίας εξαρτημάτων μειώθηκε κατά 40%.

Περίπτωση 2: Αντιμετώπιση αντίστροφης διόδου φωτοβολταϊκού σταθμού ισχύος 10MW
Ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής δεν ήταν αρχικά εξοπλισμένος με διόδους αντιστροφής και η αντίστροφη ροή ρεύματος μεταξύ των σειρών είχε ως αποτέλεσμα την απώλεια της απόδοσης του συστήματος κατά 8% και συμβαίνουν 3-5 ατυχήματα εξουθένωσης του κουτιού διακλάδωσης κάθε χρόνο. Με την εγκατάσταση ειδικών φωτοβολταϊκών μονάδων κατά της αντίστροφης διόδου στο κιβώτιο συνδυασμού, η απόδοση του συστήματος βελτιώνεται κατά 5%, το ποσοστό αστοχίας του κουτιού διακλάδωσης μειώνεται στο μηδέν και το κόστος λειτουργίας και συντήρησης μειώνεται κατά 30%.