Kakav je efekat kašnjenja dioda u automatskom prebacivanju distributivnih mreža?

一, Fizička osnova karakteristika kašnjenja diode
Karakteristike kašnjenja diode proizlaze iz dinamičkih procesa njenih unutrašnjih nosača naboja. Kada dioda prijeđe iz provodnog stanja u granično stanje, neravnotežni nosioci akumulirani u PN spoju (kao što su elektroni u P regiji i rupe u N regiji) ne nestaju trenutno, već se postepeno smanjuju kroz dva puta: drift kretanje pod djelovanjem obrnutog električnog polja i rekombinacija karribera. Ovaj proces uzrokuje da obrnuta struja održi visoku vrijednost u početnoj fazi, a zatim postepeno opada do stabilne-vrijednosti, formirajući vrijeme povratnog oporavka (Trr). Dužina vremena povratnog oporavka direktno utiče na brzinu prebacivanja diode, što zauzvrat određuje njene karakteristike kašnjenja u automatskom prebacivanju.

Eksperimentalni podaci pokazuju da je vrijeme obrnutog oporavka dioda usko povezano s kapacitetom spoja i pohranjenim nabojem. Što je veća površina PN spoja, to je više pohranjenih naboja i duže vrijeme kašnjenja; Što je veća struja naprijed, veća je količina pohranjenog naboja i duže vrijeme isključenja; Što je reverzna struja veća, to brže nestaje punjenje i kraće je vrijeme isključenja. Na primjer, u ispravljačkom krugu automatskog prekidača u distribucijskoj mreži, ako se koriste obične ispravljačke diode, vrijeme povratnog oporavka može doseći stotine nanosekundi do mikrosekundi, dok Schottky diode mogu skratiti vrijeme povratnog oporavka na nanosekunde kroz mehanizam provodljivosti većinskog nosioca, značajno poboljšavajući brzinu odziva prekidača.

2, Implementacija kola za kontrolu diodnog kašnjenja u automatskom prebacivanju
U automatskom preklapanju distributivnih mreža, kontrola kašnjenja dioda se uglavnom ostvaruje kroz dva oblika kola: jedan je sklop za kašnjenje zasnovan na RC punjenju i pražnjenju, a drugi je krug za suzbijanje prolaznih pojava baziran na karakteristikama obrnutog povratka dioda.

1. Primjena dioda u RC kola za kašnjenje
RC kolo za kašnjenje postiže vremensko kašnjenje kroz proces punjenja i pražnjenja kondenzatora, a dioda igra ulogu u kontroli puta punjenja i pražnjenja u ovom kolu. Na primjer, u kontrolnom krugu zatvaranja automatskog prekidača, kada je ulazni signal visok, dioda vodi u smjeru naprijed, a kondenzator se brzo puni kroz mali otpornik, skraćujući vrijeme zatvaranja; Kada je ulazni signal nizak, dioda se isključuje u obrnutom smjeru, a kondenzator se polako prazni kroz veliki otpornik, produžavajući vrijeme otvaranja. Ovaj dizajn može postići kontrolu kašnjenja u rasponu od desetina mikrosekundi do milisekundi podešavanjem omjera otpora diode naprijed i nazad, ispunjavajući zahtjeve vremena za izolaciju kvara i oporavak u distributivnoj mreži.

2. Primjena dioda u krugovima za suzbijanje tranzijenta
U krugu za zaštitu od prenapona automatskih prekidača, diode (kao što su TVS diode) apsorbiraju prolazne prenapone kroz svoje karakteristike povratnog proboja, a njihovo obrnuto vrijeme oporavka direktno utječe na brzinu odgovora zaštite. Na primjer, kada udari groma ili operacije prekidača generiraju prenapon u distribucijskoj mreži, TVS dioda provodi u nanosekundama, stežući prenapon na siguran nivo, a zatim vraćajući isključeno stanje kroz proces obrnutog oporavka. Ako je vrijeme povratnog oporavka predugo, to može uzrokovati sekundarni prenaponski udar, pa ultra brze diode za oporavak (kao što je UF4007, Trr<50ns) need to be selected to optimize the protection effect.

3, Tipična primjena karakteristika kašnjenja dioda u automatizaciji distribucijske mreže
1. Kontrola vremena za izolaciju kvara i oporavak
U automatizaciji dovoda distributivnih mreža, automatski prekidači moraju brzo izolovati neispravne sekcije na osnovu signala kvara i vratiti napajanje na neispravne sekcije. Karakteristike kašnjenja dioda mogu postići vremensku koordinaciju djelovanja prekidača. Na primjer, u krugu za ponovno zatvaranje, vrijeme punjenja kondenzatora kontrolira dioda kako bi se osiguralo kašnjenje od nekoliko sekundi prije ponovnog zatvaranja nakon izolacije kvara, izbjegavajući ponovljeni utjecaj prolaznih kvarova. Nakon usvajanja ove šeme u projektu distributivne mreže 10kV, vrijeme izolacije kvara je skraćeno na manje od 200ms, a stopa uspješnosti ponovnog zatvaranja povećana je na 98%.

2. Zaštita protiv povratnog toka za distribuirani pristup struji
Sa popularizacijom distribuiranih fotonaponskih sistema i sistema za skladištenje energije, distributivna mreža treba da spreči da distribuirani izvori energije šalju električnu energiju nazad u mrežu u slučaju kvara. Dioda je povezana serijski sa izlaznim terminalom pretvarača, koristeći svoju jednosmjernu provodljivost da blokira obrnutu struju, dok kontrolira brzinu odziva zaštite od povratnog toka kroz vrijeme povratnog oporavka. Na primjer, kada određena fotonaponska elektrana usvoji Schottky diode (kao što su SS14, Trr<10ns), the anti backflow protection action time is shortened from milliseconds to microseconds, effectively avoiding the expansion of power grid faults.

3. Sinhrono upravljanje sklopkama u DC distributivnim sistemima
U distributivnoj mreži istosmjerne struje, sinhrono otvaranje i zatvaranje automatskih prekidača treba riješiti problem ponovnog paljenja luka. Dioda postiže faznu sinhronizaciju uklopnog dejstva odlaganjem kontrole punjenja i pražnjenja kondenzatora. Na primjer, u DC prekidaču, dioda formira rezonantni krug sa induktorom i kondenzatorom. Podešavanjem ugla provodljivosti diode za kontrolu rezonantne frekvencije, prekidač se može prekinuti pri prelasku struje u nulu, smanjujući energiju luka na ispod 1% i značajno poboljšavajući vijek trajanja prekidača.