Ki jan yo reyalize izolasyon aktyèl nan dyod nan sistèm varyateur milti-etap?

一, baz fizik Dyòd aktyèl izòlman
Kapasite izolasyon debaz dyod yo soti nan konduktiviti unidireksyon junctions PN. Lè pi devan partial, twou nan rejyon P ak elektwon nan rejyon N difize yo fòme yon chemen rezistans ki ba, ak rezistans nan sou ka osi ba ke 0.1 Ω; Lè ranvèse patipri, lajè kouch rediksyon an elaji ak ogmante vòltaj, fòme yon izolasyon enpedans segondè nivo megaohm ak bloke kapasite aktyèl ranvèse jiska nivo mikwoampè. Karakteristik kondiktif asimetri sa a fè li yon aparèy izolasyon aktyèl natirèl.

Nan yon sistèm varyateur milti-etap, dyod reyalize izolasyon ant etap lè yo konstwi yon chemen aktyèl unidireksyon. Pa egzanp, nan yon varyateur fotovoltaik de -etap, dyòd izolasyon ki konekte an paralèl nan pwodiksyon konvètisè DC/DC devan-fen an ka anpeche rflu aktyèl ki te koze pa defo nan varyateur dèyè-fen an epi pwoteje aparèy pouvwa devan-fen yo. Done eksperimantal yo montre ke lè w ap itilize dyod siyal 1N4148, aktyèl la flit ranvèse se sèlman 0.1 μ A nan yon vòltaj ranvèse 50V, ak izolasyon efikas la depase 99.999%.

2, Aplikasyon izolasyon tipik nan sistèm varyateur milti-etap
1. Seleksyon chemen pouvwa pou envèstisè pon H-kaskad
Nan yon kaskad H-pon STATCOM (Static Synchrone Compensator), chak inite H-pon yo konekte an paralèl atravè yon kondansateur bò DC. Lè yon DC bò kondansateur kout sikwi fay rive nan yon sèten inite, dyod Schottky (tankou SB560, ak yon gout vòltaj pi devan nan 0.5V) konekte nan paralèl ak tou de bout nan kondansateur a ka otomatikman bloke pwopagasyon aktyèl fay nan lòt inite ki an sante. Simulation montre ke konplo sa a pèmèt sistèm nan ranpli izolasyon fay nan 0.1ms, ki se twa lòd nan grandè pi vit pase rapid relè tradisyonèl nan vitès repons.

2. Sub modil izolasyon modilè konvètisè milti-nivo (MMC)
Soumodil MMC adopte yon estrikti pon mwatye. Lè vòltaj kondansateur nan submodil la dezekilib, seri a ki konekte dyòd rekiperasyon rapid (tankou RF306, tan rekiperasyon ranvèse nan 35ns) ka anpeche kondansateur surcharge. Dapre done yo nan pwojè transmisyon Tennet ± 500kV DC nan Almay, apre yo fin adopte konplo sa a, ranje a fluctuation nan vòltaj kondansateur submodule diminye soti nan ± 15% a ± 3%, ak efikasite nan sistèm amelyore pa 1.2 pwen pousantaj.

3. Konsepsyon ekipman pou pouvwa redondant pou kadriyaj fotovoltaik konekte varyateur
Nan varyateur fotovoltaik fisèl, plizyè chanèl MPPT (Maximum Power Point Tracking) yo itilize pou reyalize redondance pouvwa atravè dyod oswa sikui pòtay. Lè pouvwa pwodiksyon yon sèten chanèl diminye akòz obstruction lonbraj, Dyòd Schottky a (tankou MBR2045CT, ak yon gout vòltaj pi devan nan 0.32V) otomatikman chanje nan kanal la an sante asire pouvwa pwodiksyon ki estab. Tès yo te montre ke konplo sa a ka ogmante jenerasyon pouvwa a nan etalaj fotovoltaik pa 8% -12%, espesyalman nan senaryo ki pasyèlman obstrue kote avantaj yo enpòtan.

3, Jeni optimize ak estrateji amelyorasyon pèfòmans
1. Seleksyon dyod pèt ki ba
Gout vòltaj pi devan (0.6-0.7V) nan dyod Silisyòm tradisyonèl ka lakòz pèt enpòtan nan aplikasyon aktyèl segondè. Sèvi ak silikon carbure (SiC) dyod Schottky (tankou C3D06060A, gout vòltaj pi devan) 1.3V@10A) Li ka diminye pèt kondiksyon pa 60%. Nan yon varyateur fotovoltaik 100kW, konplo sa a diminye pèt dyod soti nan 120W a 48W ak amelyore efikasite sistèm pa 0.05 pwen pousantaj.

2. Ranvèse optimize karakteristik rekiperasyon
Nan aplikasyon pou switch frekans segondè -, tan rekiperasyon ranvèse (trr) dyod yo afekte dirèkteman pèt switch yo. Itilizasyon dyod rekiperasyon rapid (tankou FR307, trr=100ns) ka diminye pèt chanjman IGBT pa 35% konpare ak redresman òdinè (trr=500ns). Apre yo fin adopte konplo sa a, efikasite chaj plen nan varyateur seri Siemens SIRIUS ogmante soti nan 98.2% a 98.7%.

3. solisyon izolasyon entegre
Ideyal kontwolè dyod ki baze sou MOSFET (tankou LM5050) reyalize tan rekiperasyon ranvèse zewo atravè kontwòl aktif. Nan sistèm depo enèji Megapack Tesla a, solisyon sa a diminye pèt izolasyon gwoup la soti nan 2.5W a 0.3W, ak amelyore efikasite sik sistèm nan 0.2 pwen pousantaj. An menm tan an, gout vòltaj kondiksyon 0.05V li yo redwi pa 90% konpare ak dyod tradisyonèl yo, siyifikativman amelyore efikasite konvèsyon enèji.

4, Fwontyè teknoloji tandans
1. Aplikasyon nan aparèy semiconductor bandgap lajè
Gallium nitride (GaN) diodes are gradually replacing silicon devices in high-end fields such as 5G base station power supplies and aerospace power supplies due to their ultra-low on resistance (0.1m Ω· cm ²) and high-frequency characteristics (fT>1GHz). Dyòd EPC2054 GaN lanse pa konpayi EPC gen yon gout vòltaj pi devan nan sèlman 0.2V nan 10A aktyèl, ki se 85% pi ba pase aparèy SiC.

2. Entegrasyon teknoloji izolasyon entelijan
Modil dyòd entèlijan an konbine avèk teknoloji kontwòl dijital ka reyalize konpansasyon dinamik gout vòltaj ak prediksyon fay. Seri Power Grid nan dyod izolasyon entèlijan konpayi ABB te lanse monitè paramèt tankou tanperati junction ak aktyèl an tan reyèl atravè detèktè entegre -, ak alèt potansyèl fay 0.5ms davans, ogmante tan mwayen sistèm nan ant echèk (MTBF) a 200000 èdtan.

5, Konsiderasyon kle nan pratik jeni
1. Paramèt matche konsepsyon
Seleksyon an nan dyod mande pou konsiderasyon konplè sou gout vòltaj pi devan (Vf), tan rekiperasyon ranvèse (trr), vòltaj maksimòm ranvèse (VRRM), ak aktyèl rated (IF). Pou egzanp, nan yon sistèm fotovoltaik 1500V, dyod ak VRRM ki pi gran pase oswa egal a 1800V bezwen chwazi, epi yo ta dwe rezève yon maj aktyèl 30%.

2. optimize jesyon tèmik
Nan aplikasyon pou gwo -pouvwa, kontwòl tanperati junction dyod enpòtan anpil. Konplo a dissipation chalè konpoze lè l sèvi avèk grès silikon tèmik kondiktif (rezistans tèmik 0.5 degre /W) ak substra aliminyòm (rezistans tèmik 1 degre /W) ka diminye tanperati a junction soti nan 125 degre a 85 degre anba 100A aktyèl, pwolonje lavi aparèy la pa plis pase twa fwa.

3. Konsepsyon konpatibilite elektwomayetik
Bri di/dt ki te pwodwi pa switch dyod bezwen siprime pa yon kous tanpon RC. Nan yon varyateur 10kW, yon kous tanpon lè l sèvi avèk kondansateur fim 0.1 μ F ak 10 Ω rezistans ka diminye depase vòltaj soti nan 50V a 5V, satisfè estanda konpatibilite elektwomayetik IEC 61000-4-5.

6, ka aplikasyon endistri
1. Huawei SUN2000-125KTL fotovoltaik varyateur
Pwodui sa a adopte yon topoloji pon H-cascade, ak chak pwodiksyon pon H{-konekte an paralèl ak yon dyod rekiperasyon rapid (BYV29-1000, trr=50ns) pou reyalize izolasyon aktyèl entè etap. Done tès aktyèl yo montre ke nan senaryo ki pasyèlman obstrue, jenerasyon pouvwa sistèm lan ogmante pa 9.3% konpare ak solisyon tradisyonèl yo, ak efikasite nan Ewòp rive nan 98.8%.

2. Siemens SICAM AIS kadriyaj estabilize
Nan aplikasyon STATCOM, aparèy la sèvi ak modil dyòd carbure Silisyòm (C4D20120D) pou diminye pèt chanjman submodil pa 40%. Mezi aktyèl la nan kadriyaj pouvwa Alman an montre ke tan an repons sistèm te vin pi kout soti nan 10ms a 3ms, ak kapasite dinamik sipò reyaktif pouvwa a te ogmante pa twa fwa.