Jaka jest różnica między diodą obejściową a diodą zapobiegającą cofaniu?

1, Zasada działania: Zróżnicowane zastosowanie przewodności jednokierunkowej
Dioda obejściowa: aktywny obrońca efektu gorącego punktu
Dioda obejściowa jest podłączona odwrotnie, równolegle do obu końców modułu fotowoltaicznego, wykorzystując jednokierunkową przewodność diody w celu uzyskania termicznej ochrony przed plamami. Kiedy napięcie wyjściowe elementu spada z powodu lokalnych przeszkód, nieprawidłowego działania lub starzenia się, dioda przewodzi w kierunku do przodu, powodując zwarcie uszkodzonego elementu i umożliwiając przepływ prądu przez problematyczny obszar. Na przykład pewien moduł fotowoltaiczny składa się z 36 ogniw słonecznych połączonych szeregowo. Jeśli jeden z nich nie może wytworzyć energii elektrycznej ze względu na zacienienie, jego rezystancja zastępcza nagle wzrośnie, a całkowite napięcie obwodu szeregowego skupi się na tym ogniwie, co spowoduje powstanie-punktów cieplnych o wysokiej temperaturze. W tym momencie równoległa dioda obejściowa przewodzi, omijając uszkodzone ogniwo akumulatora, aby zapobiec jego przekształceniu się w obciążenie i zużywaniu energii z innych normalnych ogniw akumulatora. Jednocześnie zapobiega deformacji materiału opakowaniowego czy pękaniu ogniwa akumulatora na skutek nadmiernej temperatury podzespołów.

Dioda zapobiegająca odwróceniu: pasywny bloker przepływu wstecznego prądu
Diody zapobiegające odwróceniu są połączone szeregowo z ciągami fotowoltaicznymi lub skrzynkami łączników prądu stałego, wykorzystując jednokierunkowe przewodnictwo, aby zapobiec przepływowi prądu wstecznego. Jego podstawowe funkcje obejmują:

Zapobieganie przepływowi zwrotnemu akumulatora: W niezależnym systemie fotowoltaicznym, gdy komponenty nie wytwarzają prądu w nocy, dioda zapobiegająca cofaniu może blokować wsteczny przepływ prądu akumulatora do komponentów, unikając nagrzewania się komponentów i ich uszkodzenia;
Wzajemny wtrysk przeciwzakłóceniowy: W przypadku ciągów równoległych, jeśli w odgałęzieniu nastąpi spadek napięcia wyjściowego z powodu cieni lub usterek, dioda przeciwodwrotna może zablokować przepływ prądu z gałęzi wysokiego napięcia z powrotem do gałęzi niskiego napięcia, zapobiegając spadkowi całkowitego napięcia wyjściowego. Na przykład elektrownia fotowoltaiczna zawiera 10 ciągów. Jeśli napięcie wyjściowe na jednym łańcuchu spadnie z powodu pokrywy śnieżnej i nie zostanie zainstalowana dioda przeciwzakłóceniowa, prądy w pozostałych ciągach będą tworzyć prąd krążący w uszkodzonym ciągu, co spowoduje utratę wydajności systemu; Po zainstalowaniu diod przeciwzakłóceniowych uszkodzony ciąg jest izolowany, a napięcie wyjściowe systemu pozostaje stabilne.
2, Podstawowa rola: Zróżnicowany podział pracy w zakresie pozycjonowania funkcjonalnego
Dioda obejściowa: podwójna gwarancja wydajności i bezpieczeństwa
Podstawową wartością diod bocznikowych jest utrzymanie wydajności wytwarzania energii w systemie i bezpieczeństwo podzespołów. Dane eksperymentalne pokazują, że komponenty bez diod bocznikowych mogą zmniejszyć moc wyjściową o 30% -50%, gdy są częściowo zasłonięte, a temperatura gorącego punktu może osiągnąć ponad 150 stopni, poważnie zagrażając żywotności komponentów; Po skonfigurowaniu diody obejściowej można kontrolować utratę mocy w zakresie 5%, a temperaturę gorącego punktu można obniżyć do poniżej 80 stopni. Ponadto diody obejściowe mogą skrócić przestoje systemu spowodowane awariami komponentów i poprawić wydajność operacyjną.

Dioda zapobiegająca odwróceniu: kamień węgielny stabilności systemu
Podstawową funkcją diod przeciw cofaniu jest utrzymanie stabilności napięcia systemu i efektywności wykorzystania energii. W dużych elektrowniach fotowoltaicznych różnice napięć pomiędzy ciągami mogą powodować przepływ prądu wsteczny, co prowadzi do następujących problemów:

Straty energii: Prąd wsteczny zużywa efektywne wytwarzanie energii, zmniejszając ogólną wydajność systemu;
Uszkodzenie sprzętu: Długotrwały prąd wsteczny może spowodować nagrzanie podzespołów, przepalenie skrzynki przyłączeniowej, a nawet pożar;
Awaria monitorowania: Cofanie się prądu może zakłócać dokładną ocenę stanu podzespołów przez system monitorowania, zwiększając trudność obsługi i konserwacji.
Instalując diody zapobiegające odwróceniu prądu wstecznego, można skutecznie zablokować prąd wsteczny, zapewniając stabilność napięcia systemu w zakresie projektowym oraz poprawiając wydajność przesyłu energii i niezawodność sprzętu.
3, Miejsce instalacji: Zróżnicowany układ topologii obwodu
Dioda obejściowa: ochrona na poziomie komponentów
Dioda obejściowa jest zwykle wbudowana w puszkę przyłączeniową modułu fotowoltaicznego i połączona odwrotnie równolegle z pakietem akumulatorów. W zależności od projektu komponentu, każdy komponent może być skonfigurowany z 1-3 diodami bocznikującymi. Na przykład element składający się z 60 ogniw akumulatora może wykorzystywać 2 diody bocznikujące, przy czym każda dioda chroni 30 ogniw akumulatora; Jeśli użyte zostaną 3 diody, każda chroniąca 20 ogniw akumulatora może dokładniej odizolować obszar uszkodzenia i zmniejszyć straty mocy w przypadku normalnych ogniw akumulatora.

Dioda zapobiegająca cofaniu: ochrona na poziomie systemu
Diody zapobiegające odwróceniu są zwykle instalowane na wejściu skrzynek rozdzielczych prądu stałego lub falowników, połączonych szeregowo w obwodzie wyjściowym ciągu. W dużych elektrowniach każdy zacisk wyjściowy stringu może być wyposażony w jedną diodę przeciwzakłóceniową; W skrzynce łącznikowej wiele ciągów może dzielić jeden moduł diody przeciwpowrotnej po zbieżności, aby zmniejszyć koszty i zajętość miejsca. Na przykład elektrownia fotowoltaiczna o mocy 1 MW zawiera ciągi o wartości 20 50 kW, a w skrzynce połączeniowej można skonfigurować 4 moduły diody zapobiegającej cofaniu, przy czym każdy moduł chroni 5 ciągów.

4, Kryteria wyboru: Zróżnicowane wymagania dotyczące dopasowania parametrów
Dioda obejściowa: Kluczowymi czynnikami są odporność na napięcie, wydajność prądowa i cieplna
Dobór diod bocznikujących musi spełniać następujące wymagania parametryczne:

Odwrotne napięcie wytrzymywane: musi być większe niż 1,5-krotność napięcia obwodu otwartego komponentu. Na przykład, jeśli napięcie w obwodzie otwartym elementu wynosi 45 V, napięcie wytrzymywane wstecznie diody bocznikującej musi być większe lub równe 67,5 V;
Prąd przewodzenia: powinien być większy niż 1,2-prądu zwarciowego elementu. Na przykład, jeśli prąd-zwarciowy elementu wynosi 9 A, prąd przewodzenia diody obejściowej musi być większy lub równy 10,8 A;
Opór cieplny i temperatura złącza: Należy wziąć pod uwagę wysoką temperaturę otoczenia wewnątrz komponentu (zwykle o 20-30 stopni wyższą niż temperatura otoczenia) i wybrać diody o niskim oporze cieplnym i wysokiej temperaturze złącza. Na przykład, jeśli temperatura wewnętrzna komponentu może osiągnąć 85 stopni, temperatura złącza diody musi być większa lub równa 125 stopni;
Spadek ciśnienia: Im niższy spadek ciśnienia, tym mniejsza strata mocy. Diody Schottky'ego są powszechnie stosowane w komponentach o małej-mocy ze względu na spadek napięcia (0,2-0,3 V), natomiast krzemowe diody prostownicze (spadek napięcia 0,7-1 V) nadają się do komponentów o dużej mocy.
Dioda zapobiegająca odwróceniu: rdzeniem jest odporność na napięcie, prąd i rozpraszanie ciepła
Dobór diod przeciw cofaniu musi spełniać następujące wymagania parametryczne:

Odwrotne napięcie wytrzymywane: musi być większe niż dwukrotność maksymalnego napięcia roboczego systemu. Na przykład, jeśli maksymalne napięcie robocze systemu wynosi 1000 V, napięcie wytrzymywane wstecznie diody zapobiegającej cofaniu musi być większe lub równe 2000 V;
Prąd przewodzenia: Musi być większy niż 1,5-krotność maksymalnego prądu wyjściowego łańcucha. Na przykład, jeśli maksymalny prąd wyjściowy określonego ciągu wynosi 12 A, prąd przewodzenia diody przeciw cofaniu musi być większy lub równy 18 A;
Projekt odprowadzania ciepła: Należy wziąć pod uwagę środowisko o wysokiej temperaturze wewnątrz skrzynki połączeniowej (zwykle do 60-80 stopni) i wybrać moduły o niskim oporze cieplnym i radiatorach. Na przykład opór cieplny określonego modułu diody zapobiegającej cofaniu wynosi 0,5 stopnia/W, co może skutecznie obniżyć temperaturę złącza;
Spadek napięcia i pobór mocy: Im niższy spadek napięcia, tym wyższa wydajność systemu. Spadek napięcia modułów fotowoltaicznych dedykowanych z diodą przeciwpowrotną może wynosić zaledwie 1,0–1,5 V, redukując zużycie energii o 20–30% w porównaniu ze zwykłymi modułami (1,5–2 V).
5, Praktyczny przypadek zastosowania: typowy przejaw wartości opartej na współpracy
Przypadek 1: Optymalizacja diod bocznikowych w elektrowni fotowoltaicznej o mocy 50MW
Pierwotnie elektrownię zaprojektowano z jedną diodą obejściową na każdy element, ale później odkryto, że w przypadku częściowego zasłonięcia straty mocy nadal sięgały 15%. Przyjmując schemat stosowania 3 diod bocznikujących na element, straty mocy zmniejszają się do poniżej 5%, a roczna produkcja energii wzrasta o około 2%. W tym samym czasie temperatura gorącego punktu spadła ze 120 stopni do 70 stopni, a wskaźnik awaryjności komponentów spadł o 40%.

Przypadek 2: Modernizacja diody zabezpieczającej przed cofaniem w elektrowni fotowoltaicznej o mocy 10 MW
Elektrownia nie była oryginalnie wyposażona w diody zabezpieczające przed cofaniem, a przepływ prądu zwrotnego pomiędzy seriami spowodował 8% utratę wydajności systemu, a co roku zdarza się 3–5 wypadków związanych z przepaleniem skrzynek przyłączeniowych. Instalując w skrzynce przyłączeniowej specyficzne dla fotowoltaiki moduły diody przeciwpowrotnej, wydajność systemu wzrasta o 5%, awaryjność skrzynek przyłączeniowych zmniejsza się do zera, a koszty eksploatacji i konserwacji zmniejszają się o 30%.