В чем разница между байпасным диодом и антиобратным диодом?

1. Принцип работы: дифференцированное применение однонаправленной проводимости.
Байпасный диод: активный защитник эффекта горячей точки
Байпасный диод подключается обратно-параллельно к обоим концам фотоэлектрического модуля, используя однонаправленную проводимость диода для обеспечения точечной тепловой защиты. Когда выходное напряжение компонента снижается из-за местного препятствия, неисправности или старения, диод проводит ток в прямом направлении, замыкая накоротко неисправный компонент и позволяя току обходить проблемную область. Например, некий фотоэлектрический модуль состоит из 36 солнечных элементов, соединенных последовательно. Если один из них не может генерировать электроэнергию из-за затенения, его эквивалентное сопротивление внезапно увеличится, и общее напряжение последовательной цепи будет сосредоточено на этом элементе, что приведет к образованию высоко-тепловых пятен. В этот момент параллельный байпасный диод проводит ток, минуя неисправный элемент батареи, чтобы предотвратить его превращение в нагрузку и потребление энергии от других нормальных элементов батареи. В то же время это предотвращает деформацию упаковочного материала или растрескивание элемента батареи из-за чрезмерной температуры компонентов.

Антиобратный диод: пассивный блокатор обратного тока
Антиобратные диоды подключаются последовательно с фотогальваническими цепями или блоками сумматоров постоянного тока, используя однонаправленную проводимость для предотвращения обратного течения тока. Его основные функции включают в себя:

Защита от обратного тока батареи: в независимой фотоэлектрической системе, когда компоненты не генерируют электричество в ночное время, антиобратный диод может блокировать обратный поток тока батареи в компоненты, избегая нагревания и повреждения компонентов;
Противодействие взаимному инжектированию строк: в параллельных цепях, если в ветви происходит снижение выходного напряжения из-за теней или неисправностей, антиобратный диод может блокировать ток из ветви высокого напряжения от обратного течения в ветвь низкого напряжения, предотвращая падение общего выходного напряжения. Например, фотоэлектрическая электростанция содержит 10 ниток. Если в одной цепочке наблюдается снижение выходного напряжения из-за снежного покрова и не установлен противообратный диод, токи других цепочек будут образовывать циркулирующий ток через неисправную цепочку, что приведет к потере эффективности системы; После установки антиобратных диодов неисправная цепочка изолируется, и выходное напряжение системы остается стабильным.
2. Основная роль: дифференцированное разделение труда для функционального позиционирования.
Байпасный диод: двойная гарантия эффективности и безопасности
Основная ценность байпасных диодов заключается в поддержании эффективности выработки электроэнергии в системе и безопасности компонентов. Экспериментальные данные показывают, что компоненты без байпасных диодов могут снизить выходную мощность на 30–50% при частичном закрытии, а температура горячей точки может достигать более 150 градусов, что серьезно угрожает сроку службы компонентов; После настройки байпасного диода потери мощности можно контролировать в пределах 5%, а температуру горячей точки можно снизить до уровня ниже 80 градусов. Кроме того, байпасные диоды могут сократить время простоя системы, вызванное сбоями компонентов, и повысить эффективность работы.

Антиреверсивный диод: краеугольный камень стабильности системы
Основная функция антиобратных диодов — поддержание стабильности напряжения системы и эффективности использования энергии. На крупных фотоэлектрических электростанциях разница напряжений между цепочками может вызвать обратный ток, что приводит к следующим проблемам:

Потери энергии: обратный ток потребляет эффективную выработку электроэнергии, снижая общую эффективность системы;
Повреждение оборудования. Длительный обратный ток может привести к нагреву компонентов, перегоранию распределительной коробки и даже возгоранию;
Сбой мониторинга: обратный ток может помешать системе мониторинга точно оценить состояние компонентов, что усложняет эксплуатацию и обслуживание.
Установив антиобратные диоды, можно эффективно блокировать обратный ток, гарантируя, что напряжение системы останется стабильным в пределах расчетного диапазона, а также повысив эффективность передачи энергии и надежность оборудования.
3. Место установки: дифференцированная топология схемы.
Байпасный диод: защита на уровне компонентов
Байпасный диод обычно встроен в распределительную коробку фотоэлектрического модуля и подключается обратно параллельно аккумуляторному блоку. В зависимости от конструкции компонента каждый компонент может быть оснащен 1–3 ​​обходными диодами. Например, компонент из 60 аккумуляторных элементов может использовать 2 байпасных диода, каждый из которых защищает 30 аккумуляторных элементов; Если используются 3 диода, каждый из которых защищает 20 ячеек батареи, можно более точно изолировать зону неисправности и уменьшить потери мощности обычных ячеек батареи.

Антиобратный диод: защита на системном уровне
Антиобратные диоды обычно устанавливаются на входе сумматоров постоянного тока или инверторов, включенных последовательно в выходную цепь цепочки. На крупных электростанциях каждая выходная клемма цепочки может быть оборудована одним противообратным диодом; В блоке сумматора несколько цепочек могут совместно использовать один модуль антиреверсивного диода после схождения, чтобы снизить затраты и занимаемое пространство. Например, фотоэлектрическая электростанция мощностью 1 МВт содержит цепочки 20 50 кВт, а в блоке сумматора можно сконфигурировать 4 модуля антиобратных диодов, каждый модуль защищает 5 цепочек.

4. Критерии выбора: дифференцированные требования к согласованию параметров.
Байпасный диод: ключевыми факторами являются сопротивление напряжению, ток и тепловые характеристики.
Выбор байпасных диодов должен соответствовать следующим требованиям к параметрам:

Обратное выдерживаемое напряжение: оно должно быть более чем в 1,5 раза выше напряжения холостого хода компонента. Например, если напряжение холостого хода компонента составляет 45 В, обратное выдерживаемое напряжение байпасного диода должно быть больше или равно 67,5 В;
Прямой ток: он должен более чем в 1,2 раза превышать ток короткого-замыкания компонента. Например, если ток короткого-замыкания компонента составляет 9 А, прямой ток байпасного диода должен быть больше или равен 10,8 А;
Термическое сопротивление и температура перехода: необходимо учитывать высокую температуру окружающей среды внутри компонента (обычно на 20-30 градусов выше температуры окружающей среды) и выбирать диоды с низким тепловым сопротивлением и высокой температурой перехода. Например, если внутренняя температура компонента может достигать 85 градусов, температура диодного перехода должна быть больше или равна 125 градусам;
Падение давления: Чем ниже падение давления, тем меньше потери мощности. Диоды Шоттки обычно используются в компонентах малой-мощности из-за падения напряжения (0,2-0,3В), а кремниевые выпрямительные диоды (падение напряжения 0,7-1В) подходят для компонентов большой мощности.
Антиобратный диод: сопротивление напряжению, ток и тепловыделение являются основными
Выбор антиреверсивных диодов должен соответствовать следующим требованиям к параметрам:

Обратное выдерживаемое напряжение: оно должно более чем в два раза превышать максимальное рабочее напряжение системы. Например, если максимальное рабочее напряжение системы составляет 1000 В, обратное выдерживаемое напряжение антиреверсивного диода должно быть больше или равно 2000 В;
Прямой ток: он должен превышать максимальный выходной ток струны более чем в 1,5 раза. Например, если максимальный выходной ток определенной цепочки составляет 12 А, прямой ток антиобратного диода должен быть больше или равен 18 А;
Конструкция рассеивания тепла: необходимо учитывать высокую температуру окружающей среды внутри коробки сумматора (обычно до 60-80 градусов) и выбирать модули с низким тепловым сопротивлением и радиаторами. Например, термическое сопротивление определенного модуля антиобратного диода составляет 0,5 градуса/Вт, что может эффективно снизить температуру перехода;
Падение напряжения и потребляемая мощность. Чем ниже падение напряжения, тем выше эффективность системы. Падение напряжения фотоэлектрических модулей с антиобратным диодом может составлять всего 1,0–1,5 В, что снижает энергопотребление на 20–30 % по сравнению с обычными модулями (1,5–2 В).
5. Практический пример применения: типичное проявление ценности сотрудничества
Случай 1: Оптимизация байпасных диодов на фотоэлектрической электростанции мощностью 50 МВт.
Первоначально электростанция была спроектирована с одним байпасным диодом на каждый компонент, но позже было обнаружено, что потери мощности все равно достигали 15% при частичном закрытии. Приняв схему использования 3 байпасных диодов на компонент, потери мощности снижаются до уровня ниже 5%, а годовая выработка электроэнергии увеличивается примерно на 2%. В то же время температура горячей точки снизилась со 120 до 70 градусов, а частота отказов компонентов снизилась на 40%.

Случай 2: Модернизация противообратных диодов фотоэлектрической электростанции мощностью 10 МВт.
Электростанция изначально не была оборудована противообратными диодами, а обратный ток между сериями привел к потере эффективности системы на 8%, а ежегодно происходит 3-5 аварий с перегоранием распределительных коробок. За счет установки фотоэлектрических модулей с антиобратным диодом в распределительной коробке эффективность системы повышается на 5%, частота отказов распределительной коробки снижается до нуля, а затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание снижаются на 30%.