จะใช้ไดโอดเรกติฟิเคชั่นในระบบผลิตพลังงานลมได้อย่างไร?

1 หลักการทางเทคนิค: สถาปัตยกรรมพื้นฐานของการแก้ไขไดโอด
หลักการสำคัญของการแก้ไขไดโอดนั้นขึ้นอยู่กับค่าการนำไฟฟ้าในทิศทางเดียวของจุดเชื่อมต่อ PN เมื่อกระแสสลับครึ่งรอบบวกถูกจ่ายให้กับขั้วบวกของไดโอด จุดเชื่อมต่อ PN จะถูกเอนเอียงไปข้างหน้าและกระแสจะไหลผ่าน ในระหว่างครึ่งรอบเชิงลบ ค่าไบแอสย้อนกลับจะถูกตัดออกและกระแสไฟฟ้าจะถูกบล็อก ด้วยการกำหนดค่าจำนวนและวิธีการเชื่อมต่อไดโอดอย่างสมเหตุสมผล จึงสามารถแปลงจาก AC เป็น DC ได้

การแก้ไขคลื่นครึ่งคลื่น: การใช้ไดโอดตัวเดียวและใช้พลังงานไฟฟ้ากระแสสลับเพียงครึ่งรอบเชิงบวกเท่านั้น ประสิทธิภาพค่อนข้างต่ำ (สูงสุดตามทฤษฎี 50%) แต่วงจรนั้นง่ายและต้นทุนต่ำ ทำให้เหมาะสำหรับระบบผลิตพลังงานลมขนาดเล็ก
การแก้ไขคลื่นเต็ม: ด้วยการใช้โครงสร้างบริดจ์ (4 ไดโอด) หรือหม้อแปลงแทปตรงกลาง (2 ไดโอด) ประสิทธิภาพจะเพิ่มขึ้นเป็นมากกว่า 81% โดยใช้ครึ่งรอบด้านบวกและด้านลบของกระแสสลับ ในหมู่พวกเขา การแก้ไขสะพานได้กลายเป็นทางออกหลักสำหรับการผลิตพลังงานลม เนื่องจากขาดหม้อแปลงพิเศษและความผันผวนของแรงดันไฟฟ้าขาออกเล็กน้อย
การแก้ไขสามเฟส: สำหรับเอาต์พุตกำลังไฟ AC สามเฟส- จากกังหันลม วงจรเรียงกระแสบริดจ์แบบสาม- ซึ่งประกอบด้วยไดโอดหกตัวจะใช้เพื่อลดการกระเพื่อมของเอาต์พุตเพิ่มเติมและปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงาน ตัวอย่างเช่น ในระบบเชื่อมต่อกริดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแบบขับเคลื่อนโดยตรง สะพานเรียงกระแสไดโอดสามเฟส-จะแปลงเอาต์พุตกำลังไฟฟ้ากระแสสลับสามเฟส- เฟสโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นกำลังไฟฟ้ากระแสตรง ซึ่งต่อจากนั้นจะเชื่อมต่อกับโครงข่ายผ่านวงจรบูสต์และอินเวอร์เตอร์
2 สถานการณ์การใช้งาน: ครอบคลุมเต็มรูปแบบจากการเชื่อมต่อแบบออฟกริดไปจนถึงแบบกริด
เทคโนโลยีการแก้ไขไดโอดทำงานตลอดวงจรชีวิตของระบบผลิตพลังงานลม และสถานการณ์การใช้งานครอบคลุมทั้งระบบนอกโครงข่ายอิสระและโรงไฟฟ้าขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกับโครงข่าย-

ระบบผลิตพลังงานลมนอกโครงข่ายขนาดเล็ก-: ในพื้นที่ห่างไกลหรือสถานการณ์ที่ไม่มีโครงข่ายครอบคลุม กังหันลมจะชาร์จแบตเตอรี่ผ่านไดโอดเรกติไฟเออร์ และจ่ายพลังงานให้กับโหลดผ่านอินเวอร์เตอร์ ตัวอย่างเช่น ระบบผลิตพลังงานลมนอกกริดขนาด 5kW ใช้วงจรเรียงกระแสบริดจ์สาม- เฟส รวมกับการควบคุมการติดตามจุดกำลังสูงสุด (MPPT) เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพในการดักจับพลังงานลมเพิ่มขึ้น 15% ในเวลาเดียวกัน การนำไฟฟ้าทิศทางเดียวของไดโอดจะถูกใช้เพื่อป้องกันการชาร์จแบตเตอรี่แบบย้อนกลับ เพื่อให้มั่นใจในความปลอดภัยของระบบ
ระบบสร้างพลังงานลมขนาดใหญ่ที่เชื่อมต่อกับกริด-: ในโครงการเชื่อมต่อกริดของเครื่องกำเนิดไฟฟ้าซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรแบบขับเคลื่อนโดยตรง (PMSG) ไดโอดเรกติไฟเออร์ทำหน้าที่เป็นตัวแปลงส่วนหน้า- เพื่อแปลงแอมพลิจูดที่แปรผันได้และความถี่ที่แปรผันของกำลังไฟฟ้ากระแสสลับที่ส่งออกโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเป็นพลังงานไฟฟ้ากระแสตรง จากนั้นจึงบรรลุการเชื่อมต่อโครงข่ายตัวประกอบกำลังแบบเอกภาพผ่านอินเวอร์เตอร์ PWM ตัวอย่างเช่น กังหันลมขับเคลื่อนโดยตรงขนาด 2 เมกะวัตต์ใช้โครงสร้างอินเวอร์เตอร์แบบไดโอดเรกติฟิเคชั่น+บูสต์+PWM โดยมีประสิทธิภาพของระบบอยู่ที่ 96.5% ซึ่งสูงกว่าโครงการเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเหนี่ยวนำแบบป้อนสองเท่า (DFIG) แบบเดิมอยู่ 2 เปอร์เซ็นต์
3 การเพิ่มประสิทธิภาพ: ความก้าวหน้าในห่วงโซ่ทั้งหมดตั้งแต่การเลือกอุปกรณ์ไปจนถึงการรวมระบบ
แม้ว่าเทคโนโลยีการแก้ไขไดโอดจะเติบโตเต็มที่ แต่ประสิทธิภาพยังคงได้รับผลกระทบจากคุณลักษณะของอุปกรณ์ โทโพโลยีของวงจร และกลยุทธ์การควบคุม อุตสาหกรรมบรรลุความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพผ่านเส้นทางต่อไปนี้:

การเลือกอุปกรณ์: การทำซ้ำจากซิลิคอนไปเป็นซิลิคอนคาร์ไบด์: ไดโอดที่ใช้ซิลิกอน-แบบดั้งเดิมมีปัญหา เช่น การสูญเสียการฟื้นตัวแบบย้อนกลับสูงและประสิทธิภาพการทำงานที่อุณหภูมิสูง-ต่ำ ไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) กลายเป็นตัวเลือกที่ต้องการสำหรับสถานการณ์-ความถี่สูงและแรงดันไฟฟ้าสูง- เนื่องจากข้อดีของการกู้คืนประจุแบบย้อนกลับเป็นศูนย์ (Qrr µ 0) และความเสถียรของอุณหภูมิสูง (อุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อสูงถึง 200 องศา ) ตัวอย่างเช่น หลังจากเปลี่ยนอุปกรณ์ที่ใช้ซิลิคอน-ด้วยไดโอด SiC การสูญเสียวงจรเรียงกระแสของกังหันลมนอกชายฝั่งขนาด 10MW ลดลง 40% และปรับปรุงประสิทธิภาพของระบบเป็น 97.2%
นวัตกรรมโทโพโลยี: อัปเกรดจากไม่สามารถควบคุมได้เป็นควบคุมได้: แม้ว่าโครงสร้างของการแก้ไขไดโอดที่ไม่สามารถควบคุมได้นั้นเรียบง่าย แต่ก็มีปัญหา เช่น ฮาร์โมนิกกระแสสูงและตัวประกอบกำลังต่ำ เทคโนโลยีการปรับกระแส PWM ให้กระแสไซน์ซอยด์ที่ฝั่งเครื่องจักรผ่านอุปกรณ์ควบคุมเต็มรูปแบบ เช่น IGBT ซึ่งช่วยขจัดมลภาวะฮาร์มอนิก ตัวอย่างเช่น กังหันลมขนาด 3MW ใช้โครงสร้างด้านหลัง-ถึง-ด้านหลังของอินเวอร์เตอร์แบบเรียงกระแสแบบ PWM + PWM เพื่อให้เกิดการทำงานแบบสี่ควอแดรนท์ โดยมีตัวประกอบกำลังสูงถึง 0.99 และอัตราการบิดเบือนฮาร์มอนิก (THD) น้อยกว่า 3%
การจัดการความร้อน: วิวัฒนาการจากการทำความเย็นตามธรรมชาติไปสู่การทำความเย็นด้วยของเหลว: 70% ของการสูญเสียไดโอดจะถูกแปลงเป็นความร้อน และทุกๆ 10 องศาของอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อที่เพิ่มขึ้น ประจุการกู้คืนแบบย้อนกลับจะเพิ่มขึ้น 15% -20% เทคโนโลยีระบายความร้อนด้วยของเหลวทำให้อุณหภูมิจุดเชื่อมต่อต่ำกว่า 150 องศาคงที่โดยการระบายความร้อนให้กับชิปไดโอดโดยตรง จึงช่วยยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์ ตัวอย่างเช่น หลังจากที่กังหันลมนอกชายฝั่งขนาด 15MW ใช้รูปแบบการกระจายความร้อนด้วยของเหลว อายุการใช้งานของไดโอดก็ขยายจาก 8 ปีเป็น 15 ปี และค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและบำรุงรักษาก็ลดลง 40%