Kuinka integroida ohitusdiodit tuulivoimansäätimiin?

一, Ohitusdiodin ydintoiminto: aktiivinen suojaus hot spot -ilmiötä vastaan
Tuulivoimajärjestelmien ohitusdiodien ydintehtävä on estää hot spot -ilmiöitä. Kun tuuliturbiinin siivet ovat tukossa (kuten lumi, lintujen jätökset tai paikalliset viat), tukkeutuneen alueen akkukennot eivät pysty tuottamaan sähköä, vaan ne muodostuvat kuormitukseksi, joka kuluttaa muiden normaalien akkukennojen tuottamaa virtaa, mikä johtaa jyrkästi paikallisen lämpötilan nousuun (jopa 200 astetta tai yli) ja kuumien pisteiden muodostumiseen. Kuumat paikat eivät ainoastaan ​​vahingoita akkukennoja pysyvästi, heikentävät sähköntuotannon tehokkuutta, vaan voivat jopa aiheuttaa tulipaloja.

Ohitusdiodi on kytketty käänteisesti rinnakkain akun molemmissa päissä ja on käänteisessä katkaisutilassa normaaleissa käyttöolosuhteissa vaikuttamatta piirin toimintaan; Kun tietty akkukenno on tukkeutunut, molemmissa päissä oleva jännite nousee diodin eteenpäin johtavaan johtavuuskynnykseen ja virta ohittaa vikaalueen kuumapisteiden muodostumisen välttämiseksi. Esimerkiksi 5 MW:n offshore-tuuliturbiiniyksikkö ottaa käyttöön ohitusdiodin rinnakkaiskytkennän kutakin akkukennosarjaa varten. Paikallisessa varjostustestissä kuuman pisteen lämpötila laski 185 astetta 45 asteeseen ja komponenttien käyttöikä pidentyi yli kolme kertaa.

2, Integroitu skenaario: teknologinen laajennus aurinkosähkömoduuleista tuulivoiman ohjaimiin
Vaikka ohitusdiodeja käytettiin ensimmäisen kerran aurinkosähköjärjestelmissä, niiden teknisillä periaatteilla on hyvä sopeutumiskyky tuulivoiman tuotannossa. Tuulivoiman ohjaimissa ohitusdiodien integrointi näkyy pääasiassa seuraavissa skenaarioissa:

1. Kaksoissyöttöisten tuuliturbiinien roottorin puolen suojaus
Kun kaksoissyöttöinen induktiogeneraattori kokee jännitehäviön sähköverkossa, roottorin puolella voi esiintyä ylivirtaa, joka voi vahingoittaa invertteriä. Aktiivinen sorkkaraudan suojapiiri vapauttaa roottorienergiaa ohitusvastukseen dioditasasuuntaussillan kautta, jossa tasasuuntaussillan kukin siltavarsi koostuu kahdesta sarjaan kytketystä diodista, mikä varmistaa energian vapautumisen 10 ms:n sisällä. Esimerkiksi 10 MW:n offshore-kaksoissyöttöyksikkö käyttää IGBT-tyyppistä Crowbar-piiriä yhdistettynä nopeisiin diodeihin, jotta järjestelmä pysyy vakaana, vaikka jännite putoaa 20 prosenttiin.

2. Suorakäyttöisen kestomagneettiyksikön tasausprosessin optimointi
Suorakäyttöinen kestomagneettituuliturbiini käyttää hallitsematonta dioditasasuuntaajapiiriä, joka muuntaa kolmivaiheisen vaihtovirran tasavirtalähteeksi. Vaikka rakenne on yksinkertainen, diodin johtavuushäviö vaikuttaa suoraan järjestelmän tehokkuuteen. Korvaamalla perinteiset piidiodit piikarbidi (SiC) Schottky-diodilla, johtavuusjännitehäviö voidaan pienentää 0,7 V:sta 0,3 V:iin. 1000A virralla yksi yksikkö voi säästää jopa 200000 kWh sähköä vuodessa.

3. Off-grid tuulivoimasäätimien akun hallinta
Sähköverkon ulkopuolisissa järjestelmissä ohjaimen on estettävä akun purkautuminen käänteisesti tuuliturbiiniin nähden yöllä tai pilvisellä säällä. Kytkemällä ohitusdiodit sarjaan latauspiirissä, muodostuu yksisuuntainen virtatie. Esimerkiksi syrjäisellä alueella mikrogrid-projektissa käytetään säädintä, jossa on vastasuuntaiset diodit, mikä pidentää akun käyttöikää 3 vuodesta 6 vuoteen ja alentaa järjestelmän kokonaiskustannuksia 40 %.

3, Valintakriteerit: parametrien yhteensovittamisesta luotettavuuden todentamiseen
Ohitusdiodien suorituskyky vaikuttaa suoraan tuulivoimasäätimien vakauteen, ja niiden valinnassa on otettava kattavasti huomioon seuraavat ydinparametrit:

1. Käyttövirta ja käänteinen läpilyöntijännite
Käyttövirran: Sen on oltava suurempi kuin{0}}akkukennosarjan oikosulkuvirta. Jos esimerkiksi 210 mm:n akkukennon oikosulkuvirta-on 18 A, ohitusdiodin nimellisvirran on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin 20 A.
Käänteinen läpilyöntijännite: Sen tulee olla 1,2 kertaa suurempi kuin akkukennon avoimen piirin jännite. Kun otetaan esimerkkinä 1500 V järjestelmä, diodin käänteisvastusjännitteen on oltava suurempi tai yhtä suuri kuin 1800 V.
2. Lämpöteho ja lämmönpoistosuunnittelu
Liitoslämpötila: Sen on täytettävä järjestelmän enimmäiskäyttölämpötilavaatimukset. Meriympäristön lämpötila voi olla 55 astetta, ja diodiliitoksen lämpötilan on oltava pienempi tai yhtä suuri kuin 175 astetta.
Lämmönvastus: Matala lämpövastus voi nopeuttaa lämmönjohtavuutta. Esimerkiksi kuparialustoille pakattujen diodien lämpövastus voi olla niinkin alhainen kuin 0,5 K/W, mikä on 60 % pienempi kuin perinteiset muovipakkaukset.
3. Dynaamisen vasteen ja luotettavuuden testaus
Vaihtonopeus: Sen on mukauduttava äkillisiin tuulennopeuden muutoksiin. Esimerkiksi tietyssä maalla sijaitsevassa yksikössä tarvitaan diodeja, jotta johtavuus/katkaisukytkentä saadaan päätökseen 10 μs:ssa.
Elinikätesti: Vaaditaan IEC 62979 -standardin mukaisen lämpökiihdytystestin läpäiseminen, mikä tarkoittaa, että pinnan lämpötila nousee enintään 15 astetta, kun nimellisvirtaa käytetään 1 tunnin ajan 75 asteen ympäristössä.