Kako poboljšati efikasnost ispravljanja vjetroelektrana putem dioda?

一, Inovacija materijala: tranzicija performansi poluvodičkih dioda sa širokim pojasom
1. Silicijum karbidne (SiC) diode: revolucija efikasnosti u visoko-scenarijima
U offshore pretvaračima energije vjetra, tradicionalne diode na bazi silikona{0}}imaju vrijeme povratnog oporavka do 50-100ns, što rezultira gubicima prekidača koji čine preko 30%. Cree-ova GaN HEMT dioda, sa svojom ultrabrzom karakteristikom povratnog oporavka (Trr<10ns), reduces reverse recovery loss by 90% at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. Taking Siemens Gamesa 8MW offshore wind turbine as an example, after replacing traditional modular multilevel rectifier valves with SiC diode flexible rectifier valves, the volume of the converter station is reduced by 80%, the weight is reduced by 65%, the transmission loss is reduced by 20%, and the annual power generation is increased by 1.2%.

2. Schottky dioda: moćan alat za smanjenje potrošnje u scenarijima niskog napona i velike struje
Za sisteme vjetroturbina na kopnu, Schottky diode su postale poželjan izbor za optimizaciju efikasnosti ispravljanja zbog njihovog ultra-niskog pada napona provodljivosti od 0,15-0,3V. U transformaciji jediničnog napajanja od 2,5MW Goldwind Technology, korištena je SB580 Schottky dioda (Vf)= 0.2V@5A )Zamijenite tradicionalni 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A )Gubitak ispravljanja je smanjen sa 24W na 6W, a godišnji porast temperature sistema je smanjen na 4 stepena na 5 stepeni. smanjen za 76%.

2, Topološka inovacija: struktura na više-razina rješava problem visokog napona i velike struje
1. Diodni stegnuti trostepeni ispravljač
U sistemu vjetroelektrane sa stalnim magnetom s direktnim pogonom, diodnim stegnutim trostepenim ispravljačem postiže AC tri-izlaz (Udc/2, 0, - Udc/2) kroz 27 kombinacija stanja prekidača od 12 sklopnih uređaja. Uzimajući 5MW jedinicu Yuanjing Energy kao primjer, ova topologija smanjuje THD struje na strani mreže sa 15% na 3%, proširuje podesivi raspon faktora snage na ± 0,99 i povećava kapacitet sistema za 40%. Međutim, potrebno je riješiti problem neujednačenog napona steznih dioda. Korištenjem paralelnog dizajna kondenzatora djelitelja napona i otpornika za izjednačavanje napona, devijacija napona se može kontrolisati unutar 5%.

2. Kaskadni H-most višeslojni konvertor
Za scenario prijenosa energije vjetra ultra-visokog napona, kaskadna topologija H-mosta postiže izlazni nivo M=2N+1 serijskim povezivanjem NH jedinica. U projektu ± 800kV Wudongdet visoko-napona jednosmjerne struje, upotreba kaskadnih pretvarača sa sedam nivoa smanjuje otporni napon jednog uređaja sa 1600V na 650V, povećava ekvivalentnu frekvenciju prebacivanja na 10kHz, smanjuje stopu harmonijskog izobličenja sa 2% na 5% i poboljšava efikasnost prijenosa za 1%. 1,8 procentnih poena.

3, Suradnja u upravljanju toplinom: Kontrola temperature od nivoa komponente do nivoa sistema
1. 3D tehnologija pakiranja: probijanje kroz usko grlo odvođenja topline
Četvrta generacija SiC modula ROHM-a usvaja dvostrani-dizajn disipacije toplote, smanjujući toplotni otpor sa 10K/W na 2K/W i postižući gustinu snage od preko 100kW/L. U BYD Cube sistemu za pohranu energije, tehnologija hlađenja tekućinom stabilizira radnu temperaturu diode ispod 45 stepeni, smanjujući obrnutu struju curenja za 78% u poređenju sa rješenjem hlađenim zrakom{7}}i produžavajući vijek trajanja sistema na 15 godina.

2. Predviđanje i održavanje digitalnih blizanaca
Siemens MindSphere platforma može predvidjeti rizik od termičkog kvara diode 48 sati unaprijed putem-sistema preslikavanja u realnom vremenu. U zajedničkoj elektrani za skladištenje energije u Qinghaiu, platforma je poboljšala preciznost predviđanja kvarova na 92% i smanjila neplanirane zastoje za 85% analizom podataka sa preko 2000 temperaturnih senzora.

4, Optimizacija na nivou sistema: inteligentna saradnja hibridnog skladištenja energije i distribucije energije
1. Superkondenzator litijumske baterije hibridno skladištenje energije
U scenariju suzbijanja fluktuacija snage vjetra, hibridni sistem skladištenja energije sa diodnom izolacijom može postići preciznu alokaciju snage. Kada stopa fluktuacije snage pređe 5%, superkondenzator se brzo puni i prazni kroz diodu, potiskujući stopu fluktuacije na unutar 2%; Litijumske baterije se polako regulišu brzinom od 0,1C kako bi se osiguralo da se SOC održava u sigurnom rasponu od 20% -80%. Prema podacima Huawei Digital Power platforme, ovo rješenje je povećalo stopu usklađenosti procjene povezanosti vjetroelektrana na mrežu sa 78% na 99%.

2. Integrirana termalna spojka za skladištenje solarne energije vjetra
U Gonghe Photovoltaic Thermal Power Project u Qinghaiu, litijumska baterija se zagreva zaostalom toplotom elektrolitičke ćelije, smanjujući stopu degradacije kapaciteta baterije sa 30% na 5% u uslovima niske temperature zimi. Istovremeno, cevovod za tečno hlađenje fotonaponskog modula deli rashladnu tečnost sa uljnim krugom menjača vetroturbine, čime se postiže kaskadno korišćenje energije i poboljšava ukupna efikasnost sistema za 8,2%.