Kako odrediti da li su diode u solarnom energetskom sistemu oštećene?

一, Osnovna uloga i rizik od greške dioda u solarnim energetskim sistemima
Vrste i funkcije dioda
Bypass dioda: paralelno povezana na oba kraja niza baterija, pruža alternativni put za struju kada su neke ćelije baterije začepljene ili pokvare, izbjegavajući efekt termalne tačke (trajno oštećenje ćelija baterije uzrokovano lokalnim pregrijavanjem).
Dioda protiv obrnutog punjenja: povezana u seriju između fotonaponskog niza i kontrolera, sprečava da se baterijski paket u obrnutom smjeru prazni kroz fotonaponski panel noću ili po kišnim danima, štiteći vijek trajanja baterije.
Blokirajuća dioda: koristi se u više serijskih paralelnih sistema kako bi se spriječilo da struja teče natrag u seriju male-napone, osiguravajući nezavisan rad svake serije.
Tipične posljedice oštećenja dioda
Efekat toplotne tačke se pojačava: Nakon kvara premosnice diode, blokirane ćelije baterije nastavljaju da izdrže obrnuti napon, a temperatura može porasti na preko 200 stepeni, što dovodi do starenja materijala za pakovanje, pa čak i paljenja.
Smanjenje proizvodnje energije u sistemu: Kratki spoj diode protiv obrnutog punjenja može uzrokovati samopražnjenje baterije noću, što rezultira dnevnim gubitkom do 5% -10% električne energije.
Rizik od oštećenja opreme: kvar diode za blokiranje može uzrokovati cirkulaciju između žica, spaljivanje konektora ili kablova.
2, Vizuelna manifestacija i preliminarna procjena oštećenja diode
1. Detekcija abnormalnosti izgleda
Oznake erozije: Površina normalne diode je glatka, ali nakon oštećenja mogu se pojaviti crni tragovi izgaranja, pukotine ili topljenje igle (kao što je prikazano na slici 1). Na primjer, fotonaponski sistem od 5 kW imao je tragove karbonizacije na konektoru zbog kvara bypass diode.
Deformacija ambalaže: visoka temperatura uzrokuje širenje epoksidne smole ili plastične ambalaže, što se obično vidi u scenarijima dugotrajnog-preopterećenja ili kratkog spoja.
Promjena boje: diode od silikonskog materijala će se promijeniti iz crne u sivo bijele na visokim temperaturama, što se može identificirati upoređivanjem komponenti iz iste serije.
2 Abnormalnosti u performansama sistema
Neuravnoteženi napon žice: Koristite multimetar za mjerenje napona otvorenog kruga svake žice. Ako je napon jednog niza znatno niži od napona drugih žica (kao što je više od 10% niži od nazivne vrijednosti), to može biti zbog kvara provodljivosti premosnice diode.
Nighttime current backflow: In the absence of light, use a clamp ammeter to detect the output terminal of the photovoltaic array. If there is a reverse current (>0,1A), to ukazuje da je dioda protiv obrnutog punjenja kratko spojena.
Nenormalno zagrijavanje: Infracrveni termovizijski uređaj detektuje temperaturu površine diode. Normalna radna temperatura treba da bude ispod 85 stepeni. Ako lokalna temperatura pređe 120 stepeni, mašinu treba odmah zaustaviti radi pregleda.
3, Profesionalne metode otkrivanja oštećenja dioda
1 Detekcija van mreže (prekid napajanja sistema)
Test pozitivnog pada pritiska:
Postavite multimetar na diodni način (ili 2V DC način).
Povežite pozitivni pol na anodu diode, a negativni pol na katodu i zabilježite pad napona naprijed (VF).
Normal silicon diode VF should be 0.5-0.7V, and Schottky diode VF should be 0.2-0.4V. If VF>1V ili prikazuje OL (otvoreno kolo), to pokazuje da je dioda prekinut krug; Ako VF<0.1V, there may be a short circuit caused by breakdown.
Test obrnute struje curenja:
Koristite-multimetar visoke preciznosti (kao što je Fluke 87V) u opsegu μ A.
Obrnuto povežite diodu (sa pozitivnim polom spojenim na katodu i negativnim polom spojenim na anodu) i primijenite obrnuti napon (kao što je 20V).
Normalna struja obrnutog curenja diode trebala bi biti manja od 1 μ A. Ako je veća od 10 μ A, to ukazuje na smanjenje performansi izolacije.
2 Online detekcija (sistem pod naponom)
Dinamičko praćenje struje:
Koristite osciloskop da uhvatite talasni oblik napona na diodi.
Normalna bypass dioda je u obrnutom graničnom stanju kada je niz normalan, a napon je blizu napona otvorenog kola žice; Kada je struna opstruirana, dioda provodi u smjeru naprijed i napon pada na oko VF.
Ako valni oblik pokazuje kontinuiranu fluktuaciju struje provođenja naprijed ili obrnuto, to ukazuje na odstupanje parametra diode.
Infracrveno termalno pozicioniranje:
Skenirajte područje diode infracrvenom termalnom kamerom kada ima dovoljno sunčeve svjetlosti.
Normalna temperatura diode treba biti blizu okolnih komponenti. Ako je lokalna temperatura viša od 20 stepeni, to može uzrokovati pregrijavanje zbog povećanog gubitka provodljivosti.
4, Analiza uzroka i preventivne mjere oštećenja dioda
1 Uobičajeni uzroci oštećenja
Prenaponski udar: udari groma ili fluktuacije mreže uzrokuju da obrnuti napon diode premaši nazivnu vrijednost (kao što je kada je VRRM 1N4007 1000V, potrebna je margina od 20% za stvarnu upotrebu).
Prekomjerna struja i pregrijavanje: Neispravno usklađivanje žice uzrokuje da neke diode nose prekomjernu struju dugo vremena (kao kada je projektna struja 10A, ali ona zapravo teče 15A).
Defekti u proizvodnji: virtuelno lemljenje ili pukotine čipa u unutrašnjem metalizacijskom sloju diode, koje je teško otkriti u početnoj fazi i postepeno propadaju nakon rada.
Korozija okoline: U priobalnim područjima ili područjima visoke vlažnosti, oksidacija diodnih pinova dovodi do povećane kontaktne otpornosti i ubrzanog starenja zbog lokalnog porasta temperature.
2 Strategije prevencije i održavanja
Optimizacija odabira:
Nazivna struja bypass diode bi trebala biti veća ili jednaka 1,25 puta struji kratkog-struja niza, a obrnuti napon bi trebao biti veći ili jednak 1,5 puta maksimalnog napona sistema.
Diodu protiv obrnutog punjenja treba odabrati kao niski VF tip (kao što je SB5100, VF=0.45V) kako bi se smanjila noćna potrošnja energije.
Specifikacije za instalaciju:
Dužina spojne žice između diode i žice baterije treba biti manja od 30 cm kako bi se smanjila parazitska induktivnost.
The installation surface of the heat sink should be flat and coated with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m · K) kako bi se osigurala termička otpornost<1 ℃/W.
Redovno testiranje:
Skenirajte diode ključa pomoću infracrvenog termovizira svake četvrtine i uspostavite temperaturne rekorde.
Conduct offline testing once a year to replace components with VF deviation>10% ili struja curenja koja premašuje standard.
5, Studija slučaja: Otklanjanje kvarova dioda u fotonaponskom sistemu od 10kW
1. Fenomen greške
Nakon 3 godine rada sistema, proizvodnja električne energije je smanjena za 15% u odnosu na isti period, a noćni napon baterije pao je sa 51,2V na 49,8V.

2. Proces istrage
Provjera izgleda: Utvrđeno je da je pakovanje bypass diode u nizu 2 malo ispupčeno, a na iglicama ima tragova oksidacije.
Offline testiranje:
Test pada napona naprijed pokazuje VF=1.2V (normalna vrijednost 0,6V), što ukazuje na povećanje otpora.
Test obrnute struje curenja je 5 μ A (normalna vrijednost<1 μ A), and the insulation performance decreases.
Verifikacija na nivou sistema:
Nakon zamjene neispravne diode, napon žice 2 se vratio na isti nivo kao i na ostalim žicama (36,5V).
Noću je napon baterije ostao stabilan na 51,0 V, a proizvodnja energije je porasla na 98% projektovane vrijednosti.
Analiza uzroka
Nepravilan odabir: Originalna nazivna struja diode bila je 8A, ali je stvarna struja kratkog-struja žice dostigla 10A, što je ubrzalo starenje zbog dugotrajnog-preopterećenja.
Nedovoljno rasipanje toplote: hladnjak nije instaliran, temperatura diodnog spoja prelazi 125 stepeni dugo vremena.