ฟังก์ชั่นการป้องกันของไดโอดในระบบจัดเก็บพลังงานแบตเตอรี่คืออะไร?

1, การป้องกันการชาร์จแบบย้อนกลับ: "ประตูทางเดียว-" ที่ปิดกั้นพลังงานไหลย้อนกลับ
ในระบบจัดเก็บพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ แผงโซลาร์เซลล์อาจคายประจุแบตเตอรี่แบบย้อนกลับผ่านวงจรชาร์จในเวลากลางคืนหรือในวันที่ฝนตก เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันบัส DC พลังงานที่ไหลย้อนกลับชนิดนี้ไม่เพียงแต่ใช้พลังงานจากแบตเตอรี่เท่านั้น แต่ยังอาจทำให้แผงแบตเตอรี่ร้อนขึ้นหรือไหม้ได้ ณ จุดนี้ ไดโอดการชาร์จแบบป้องกันการย้อนกลับ (เช่น ไดโอด Schottky) ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมในวงจรการชาร์จจะสร้างการแยกทางกายภาพผ่านการนำไฟฟ้าทิศทางเดียว: เมื่อแรงดันแบตเตอรี่สูงกว่าแรงดันเอาต์พุตของบอร์ดแบตเตอรี่ ไดโอดจะตัดออกโดยอัตโนมัติ และปิดกั้นเส้นทางกระแสย้อนกลับโดยสมบูรณ์

ยกตัวอย่างโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 20 เมกะวัตต์ แรงดันตกคร่อมไปข้างหน้าของไดโอดชาร์จแบบป้องกันการย้อนกลับที่ใช้อยู่ที่เพียง 0.3V ซึ่งต่ำกว่าไดโอดซิลิคอนแบบเดิมถึง 60% ภายใต้เงื่อนไขการส่องสว่างรายวัน 10 ชั่วโมง สามารถลดการสูญเสียพลังงานได้ประมาณ 12,000kWh ต่อปี ที่สำคัญกว่านั้น ไดโอดจะรักษาคุณลักษณะที่เสถียรภายในช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ -40 องศาถึง+150 องศา ซึ่งต้านทานผลกระทบของสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น ทะเลทรายและที่ราบสูงต่อประสิทธิภาพของอุปกรณ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ

2, การปราบปรามแรงดันไฟฟ้าเกิน: "ตัวป้องกันการตอบสนองที่รวดเร็ว" สำหรับแรงกระแทกชั่วคราว
ระบบกักเก็บพลังงานอาจสร้างแรงดันไฟฟ้าเกินชั่วคราวจำนวนหลายร้อยโวลต์ในระหว่างการสลับการจ่ายประจุ กริดฟอลต์ หรือฟ้าผ่า ไดโอด TVS (ตัวป้องกันแรงดันไฟฟ้าชั่วคราว) กลายเป็นโซลูชันที่ต้องการสำหรับการปกป้องอุปกรณ์ที่มีความละเอียดอ่อน เช่น MOSFET และตัวเก็บประจุใน BMS (ระบบจัดการแบตเตอรี่) เนื่องจากความเร็วตอบสนองระดับพิโกวินาที เมื่อแรงดันไฟฟ้าเกินแรงดันพังทลาย ไดโอด TVS จะดำเนินการภายใน 10 ⁻¹ ² วินาที เพื่อยึดแรงดันไฟเกินให้อยู่ในระดับที่ปลอดภัย กำลังพัลส์สูงสุดสามารถสูงถึงหลายกิโลวัตต์ ซึ่งเพียงพอที่จะรับมือกับรูปคลื่นอิมพัลส์ 8/20 μs ที่ระบุในมาตรฐาน IEC 61000-4-5

ในข้อมูลที่วัดได้ของตัวแปลงที่เก็บพลังงาน (PCS) หลังจากกำหนดค่าไดโอด TVS แรงดันไฟฟ้าของระบบระหว่างการทดสอบฟ้าผ่าลดลงจาก 1200V เป็น 58V และอัตราความสำเร็จในการป้องกันเพิ่มขึ้นเป็น 99.97% เป็นที่น่าสังเกตว่าไดโอด TVS ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) รุ่นใหม่จะลดแรงดันไฟฟ้าในการจับยึดลง 30% และลดปริมาตรลง 50% ถือเป็นโซลูชันที่ดีกว่าสำหรับอุปกรณ์จัดเก็บพลังงานที่มีความหนาแน่นสูง-

3, การป้องกันฮอตสปอต: "ตัวแยกอัจฉริยะ" สำหรับโมดูลไฟฟ้าโซลาร์เซลล์
ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ การกีดขวางเฉพาะจุดหรือความล้มเหลวของส่วนประกอบอาจทำให้เกิด "ผลกระทบจากจุดร้อน" ส่งผลให้อุณหภูมิของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ถูกบดบังเพิ่มสูงขึ้นกว่า 200 องศา ส่งผลให้กล่องรวมสัญญาณไหม้หรือไฟไหม้ได้ ไดโอดบายพาสเชื่อมต่อแบบขนานกับปลายทั้งสองด้านของสายแบตเตอรี่เพื่อสร้างกลไกแบ่งอันชาญฉลาด: เมื่อแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตของส่วนประกอบต่ำกว่าส่วนประกอบอื่นๆ ไดโอดบายพาสจะดำเนินการโดยอัตโนมัติ โดยข้ามส่วนประกอบที่ผิดพลาด และรับประกันความเสถียรของกำลังเอาท์พุตโดยรวมของอาเรย์

ไดโอดชอตกีแสดงประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมในการป้องกันฮอตสปอตเนื่องจากมีโครงสร้างเซมิคอนดักเตอร์โลหะที่เป็นเอกลักษณ์ แรงดันไฟฟ้าการนำไปข้างหน้าเพียง 0.15-0.3V ซึ่งต่ำกว่าไดโอดธรรมดาถึง 50% และสามารถสร้างการแบ่งที่มีประสิทธิภาพได้ในขณะที่การนำไฟฟ้า การทดสอบเปรียบเทียบของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 500kW พบว่าหลังจากใช้ไดโอดบายพาส Schottky อัตราความล้มเหลวของส่วนประกอบที่เกิดจากจุดระบายความร้อนลดลงจากเฉลี่ย 2.3% ต่อปีเป็น 0.07% และการผลิตไฟฟ้าของระบบเพิ่มขึ้น 1.8%

4 การเพิ่มประสิทธิภาพการสูญเสียสวิตช์: 'แรงผลักดันที่มองไม่เห็น' เพื่อการแปลงพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ
ในตัวแปลง DC/DC และอินเวอร์เตอร์ของระบบกักเก็บพลังงาน ไดโอดฟื้นตัวเร็ว (FRD) ช่วยลดการสูญเสียการสลับได้อย่างมากผ่านคุณลักษณะการกู้คืนระดับนาโนวินาที ไดโอดซิลิคอนแบบดั้งเดิมจะสร้างกระแสการกู้คืนแบบย้อนกลับเนื่องจากการรวมตัวกันของพาหะส่วนน้อยเมื่อเปลี่ยนจากการนำไฟฟ้าไปเป็นแบบตัดกระแสไฟฟ้า ส่งผลให้ท่อสวิตชิ่งมีความร้อนเพิ่มขึ้น ด้วยการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการเติมและโครงสร้างอุปกรณ์ ไดโอดการกู้คืนที่รวดเร็วสามารถลดเวลาการกู้คืนแบบย้อนกลับลงเหลือสิบนาโนวินาที และเพิ่มความถี่ในการสลับเป็นมากกว่า 100kHz

ยกตัวอย่างอินเวอร์เตอร์จัดเก็บพลังงานขนาด 1MW หลังจากใช้ไดโอดกู้คืนแบบรวดเร็ว การสูญเสียการสวิตชิ่งลดลง 42% และประสิทธิภาพของระบบเพิ่มขึ้นจาก 96.2% เป็น 97.8% ในการใช้งานสถานีชาร์จรถยนต์ไฟฟ้า เทคโนโลยีนี้ช่วยให้ประหยัดพลังงานได้สูงสุดถึง 15kWh ต่อสถานีต่อวัน เทียบเท่ากับการลดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ได้ 12 ตันต่อปี สิ่งที่คุ้มค่ายิ่งกว่าที่รอคอยคือไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) ประสบความสำเร็จในการใช้งานเชิงพาณิชย์ โดยค่าใช้จ่ายในการกู้คืนแบบย้อนกลับลดลง 90% เมื่อเทียบกับอุปกรณ์ซิลิคอน ซึ่งวางรากฐานสำหรับอุปกรณ์กักเก็บพลังงานประสิทธิภาพสูงพิเศษรุ่นต่อไป

5, การทำงานร่วมกันหลายสถานการณ์: การสร้างระบบป้องกันสามมิติ-
ระบบกักเก็บพลังงานสมัยใหม่มักต้องใช้ไดโอดหลายตัวในการทำงานร่วมกัน:

วงจรการชาร์จ: ป้องกันการย้อนกลับการชาร์จไดโอด + การรวมไดโอด TVS พร้อมกันบรรลุการแยกย้อนกลับและการป้องกันแรงดันไฟฟ้าเกิน
การจัดการแบตเตอรี่: ไดโอด Schottky ใช้สำหรับปรับสมดุลวงจร ในขณะที่ไดโอดซิลิคอนคาร์ไบด์ปรับการแปลง DC/DC ให้เหมาะสม
การโต้ตอบของกริด: ไดโอดกู้คืนที่รวดเร็วช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพของอินเวอร์เตอร์ ไดโอด TVS ช่วยให้มั่นใจในความปลอดภัยในการเชื่อมต่อกริด
กรณีการออกแบบของระบบจัดเก็บพลังงานประเภทคอนเทนเนอร์แสดงให้เห็นว่าด้วยการเลือกและการจัดวางที่เหมาะสม ส่วนประกอบไดโอดได้ขยาย MTBF (เวลาเฉลี่ยระหว่างความล้มเหลว) ของระบบเป็น 80000 ชั่วโมง ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายในการดำเนินการและบำรุงรักษาได้ถึง 35% ด้วยการพัฒนาอุปกรณ์กักเก็บพลังงานไปสู่ไฟฟ้าแรงสูงและความจุสูง แนวโน้มการบูรณาการและการแยกโมดูลของไดโอดจึงมีความชัดเจนมากขึ้น ตัวอย่างเช่น การรวม TVS และวาริสเตอร์ไว้ในแพ็คเกจชิปหลาย-ชั้นเดียวกันสามารถปรับปรุงความหนาแน่นของการป้องกันและความเร็วการตอบสนองเพิ่มเติมได้