Koje su primjene dioda u sistemima inteligentnih prekidača?

一, Tehnički princip: Osnovne karakteristike dioda podržavaju inteligentnu kontrolu
1. Jednosmjerna provodljivost gradi sigurnu granicu
Karakteristike dioda naprijed i obrnuto čine ih prirodnom barijerom za izolaciju struja kvara u inteligentnim sistemima prekidača. Na primjer, u DC distributivnom sistemu, kada dođe do kratkog spoja na strani opterećenja, dioda spojena paralelno sa izlazom prekidača može se brzo preokrenuti i prekinuti, sprječavajući struju kvara da teče natrag na stranu napajanja i izbjegavajući oštećenje opreme višeg-nivoa. Određeni inteligentni prekidač od 10kV uspješno je skratio vrijeme izolacije kratkog-kvara na manje od 50 μs paralelnim 10 1N4007 diodama na kraju napajanja, što je 80% više od tradicionalnih mehaničkih prekidača.

2. Funkcija brzog oporavka optimizira efikasnost prekidača
Silicijum karbidne (SiC) diode su idealan izbor za scenarije preklapanja visoke-frekvencije zbog njihovog vremena povratnog oporavka na nivou ns. U čvrstom-modulu prekidača inteligentnih prekidača, SiC diode i IGBT/MOSFET-ovi formiraju hibridni energetski uređaj koji može postići prekidnu brzinu od μs. Eksperimentalni podaci pokazuju da korištenje C3D06060A SiC diode u inverteru od 50kW smanjuje komutacijske gubitke za 62% u poređenju sa uređajima na bazi silicijuma{8}}i poboljšava efikasnost sistema na 97,2%.

3. Precizna zaštita postignuta nelinearnim volt amper karakteristikama
Diode za suzbijanje prelaznog napona (TVS) mogu stegnuti prenapon na siguran nivo za ns vremena kroz efekat lavinskog proboja. U modulu za zaštitu od prenapona inteligentnog prekidača, TVS dioda radi zajedno sa cijevi za plinsko pražnjenje kako bi se formirao sistem zaštite od tri-stepena: TVS prvog stepena apsorbira 90% prijelazne energije, cijev za plinsko pražnjenje drugog stupnja ispušta preostalu energiju, a varistor trećeg stepena pruža kontinuiranu zaštitu. Nakon primjene ovog rješenja u data centru, stopa kvarova opreme uzrokovanih udarima groma smanjena je za 92%.

2, Tipični scenariji primjene: od osnovne zaštite do inteligentnog-donošenja odluka
1. Zaštita od prekomjerne struje i lokacija kvara
U trenutnoj fazi uzorkovanja inteligentnog prekidača, ispravljački most sastavljen od dioda pretvara AC signal u DC za FFT analizu od strane mikroprocesora. Na primjer, određeni tip inteligentnog prekidača koristi GBJ801 mosnu grupu za postizanje trofazne struje ispravljanja. U kombinaciji sa talasnim algoritmom, može precizno identificirati mala preopterećenja od 0,1 In (nazivne struje), što je 10 puta osjetljivije od tradicionalnih termalnih prekidača. U međuvremenu, analizom vremena provođenja diode, sistem može locirati fazu kvara i skratiti vrijeme lociranja kvara sa minuta na milisekunde.

2. Optimizacija elektromagnetne kompatibilnosti (EMC).
Upravljački krug u pametnim prekidačima je podložan elektromagnetnim smetnjama (EMI) uzrokovanim radnjama prebacivanja. RC apsorpciono kolo sastavljeno od dioda i kondenzatora može efikasno potisnuti skokove napona. Na primjer, kada je IGBT isključen, paralelni Rsnap off (10 Ω) i Cj (100nF) mogu smanjiti di/dt sa 500A/μs na 50A/μs, smanjujući intenzitet EMI zračenja za 20dB. Nakon primjene ove šeme na određeni fotonaponski pretvarač, stopa prolaznosti standardnog testa IEC 61000-4-5 povećala se sa 65% na 98%.

3. Dvosmjerna kontrola toka snage
U inteligentnoj gomili za punjenje s V2G funkcijom, niz dioda ostvaruje dvosmjernu kontrolu toka energije između električne mreže i baterije. U načinu punjenja, dioda na strani fotonapona/mreže provodi punjenje baterije; U načinu pražnjenja, dioda na strani baterije provodi i dovodi struju u mrežu. Pilot za punjenje od 10 kW koji koristi SiC diode ima fluktuaciju napona manju od 1% tokom prebacivanja pražnjenja punjenja, što je tri puta stabilnije od uređaja na bazi silikona{5}}.

4. Praćenje statusa i samodijagnostika
Inteligentni prekidači postižu upravljanje zdravljem opreme praćenjem temperature spoja dioda. Na primjer, ugrađivanje dioda osjetljivih na temperaturu (TSD) u module napajanja rezultira linearnim odnosom između pada napona naprijed i temperature spoja (Δ Vf/Δ T ≈ -2 mV/ stepen ). Određeni inteligentni prekidač od 500 kV produžio je planirani ciklus održavanja sa 3 godine na 5 godina prikupljanjem TSD podataka u realnom vremenu i kombinovanjem sa LSTM neuronskom mrežom za predviđanje životnog veka uređaja, smanjujući troškove rada i održavanja za 40%.

3, Inovativni razvojni pravac: Integracija novih materijala i inteligencije
1. Popularizacija širokopojasnih poluvodičkih uređaja
SiC diode prodiru od visokonaponskih polja do srednjeg i niskog napona. Nakon usvajanja SiC Schottky dioda u 48V DC distributivni sistem, gubitak provodljivosti je smanjen sa 3,5W na 0,8W, a efikasnost sistema je porasla za 1,2 procentna poena. Očekuje se da će do 2026. godine tržišni udio SiC dioda u pametnim prekidačima premašiti 30%.

2. Integracija inteligentnog diodnog modula
Integrirajte diode sa senzorima i upravljačkim krugovima kako biste formirali inteligentni energetski modul (IPM). Na primjer, CoolSiC pokrenut od strane Infineon™ MOSFET modula, sa ugrađenim-senzorima temperature i struje, može direktno komunicirati sa mikroprocesorom preko SPI interfejsa kako bi se postiglo praćenje statusa-u realnom vremenu i prilagodljivo prilagođavanje parametara zaštite.

3. Primjena tehnologije digitalnog blizanaca
Uspostavljanjem digitalnog twin modela parametara diode, mogu se predvidjeti performanse uređaja u ekstremnim radnim uvjetima. Model termoelektričnog spajanja diode koji je razvila određena istraživačka institucija, u kombinaciji sa algoritmima mašinskog učenja, može upozoriti na rizik da temperatura spoja prelazi 72 sata unapred, sa stopom tačnosti od 95%.