डायोड वितरित ऊर्जा प्रणालियों में वर्तमान प्रबंधन में कैसे मदद करते हैं?

1, फोटोवोल्टिक प्रणाली: हॉट स्पॉट सुरक्षा और ऊर्जा पुनर्प्राप्ति की दोहरी सुरक्षा
वितरित ऊर्जा की मुख्य इकाई के रूप में, फोटोवोल्टिक मॉड्यूल वर्तमान प्रबंधन में दो प्रमुख चुनौतियों का सामना करते हैं: हॉट स्पॉट प्रभाव और रात्रि रिवर्स करंट। जब कोई घटक आंशिक रूप से बाधित होता है या बैटरी कोशिकाओं का प्रदर्शन खराब हो जाता है, तो अबाधित बैटरी कोशिकाओं द्वारा उत्पन्न धारा बाधित क्षेत्र से होकर प्रवाहित होगी, जिससे स्थानीय तापमान 150 डिग्री से ऊपर बढ़ जाएगा, जिससे गर्म स्थान बनेंगे और घटक जलने या यहां तक ​​कि आग लगने का कारण बनेगा। आंकड़ों के अनुसार, मानक कॉन्फ़िगरेशन सिस्टम की तुलना में बाईपास डायोड के बिना फोटोवोल्टिक सिस्टम में 5 वर्षों के भीतर 47% अधिक विफलता दर होती है, और हॉट स्पॉट प्रभावों के कारण होने वाली बिजली उत्पादन हानि कुल बिजली उत्पादन के 5% से अधिक तक पहुंच सकती है।

बाईपास डायोड में "फायरफाइटर" की भूमिका:
बाईपास डायोड, यूनिडायरेक्शनल चालकता के माध्यम से, हॉट स्पॉट होने पर स्वचालित रूप से संचालित होता है, दोषपूर्ण बैटरी सेल के लिए कम प्रतिरोध वाला बाईपास चैनल प्रदान करता है, जिससे करंट को उच्च तापमान वाले क्षेत्र को बायपास करने की अनुमति मिलती है। उदाहरण के लिए, 72 बैटरियों के एक पैक में, यदि एक बैटरी रुकावट के कारण आउटपुट करंट में 1A तक अचानक गिरावट का अनुभव करती है, जबकि अन्य बैटरियां अभी भी 8A करंट उत्पन्न कर सकती हैं, बाईपास डायोड स्थापित किए बिना, पूरे पैक का आउटपुट करंट 1A तक सीमित है, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर ऊर्जा बर्बाद होती है; बाईपास डायोड स्थापित करने के बाद, दोषपूर्ण इकाई के अनुरूप डायोड 0.1 सेकंड के भीतर संचालित होता है, जिससे आंतरिक प्रतिरोध मेगाओम से मिलिओहम तक कम हो जाता है, जिससे घटक की बिजली उत्पादन दक्षता 30% -40% बढ़ जाती है। जर्मनी में एक वितरित फोटोवोल्टिक पावर स्टेशन के एक केस अध्ययन से पता चलता है कि खंडित बाईपास डायोड स्थापित करने के बाद, वृक्ष आवरण के कारण होने वाली बिजली उत्पादन की हानि औसतन 8% प्रति वर्ष से घटकर 2.5% हो गई।

डायोड को अवरुद्ध करने का "द्वारपाल" कार्य:
जब फोटोवोल्टिक मॉड्यूल रात में या अत्यधिक मौसम की स्थिति में बिजली पैदा करना बंद कर देते हैं, यदि ब्लॉकिंग डायोड स्थापित नहीं होते हैं, तो अन्य बिजली पैदा करने वाले मॉड्यूल द्वारा उत्पन्न करंट गैर-उत्पादक मॉड्यूल के माध्यम से वापस प्रवाहित होगा, जिससे रिवर्स करंट बनेगा, जिसके परिणामस्वरूप ऊर्जा हानि होगी (दैनिक बिजली उत्पादन का 3% {{4%)5%) और सेल की उम्र बढ़ने में तेजी आएगी। एक अवरुद्ध डायोड रिवर्स बायस्ड होने पर एक मेगाओम प्रतिरोध बनाता है, जो रिवर्स करंट को पूरी तरह से अवरुद्ध करता है और यह सुनिश्चित करता है कि करंट केवल आगे की दिशा में प्रवाहित हो सकता है। एक वितरित फोटोवोल्टिक परियोजना में उच्च-प्रदर्शन अवरोधक डायोड को अपनाने के बाद, घटकों की अपेक्षित सेवा जीवन 20 साल से बढ़कर 25 साल हो गई है, और कुल जीवन चक्र बिजली उत्पादन राजस्व में 18% की वृद्धि हुई है।

सामग्री नवाचार से सुरक्षा दक्षता में सुधार होता है:
पारंपरिक सिलिकॉन आधारित डायोड में 1000V तक का रिवर्स वोल्टेज झेलने की क्षमता होती है और ये बड़े फोटोवोल्टिक बिजली संयंत्रों के लिए उपयुक्त होते हैं; वितरित फोटोवोल्टेइक में शॉट्की डायोड को उनके 0.3V के अल्ट्रा{2}}लो फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप के कारण अत्यधिक पसंद किया जाता है। उदाहरण के तौर पर 10 किलोवाट प्रणाली को लेते हुए, शॉट्की डायोड का उपयोग करके प्रति वर्ष लगभग 30 किलोवाट ऊर्जा हानि को कम किया जा सकता है। इसके अलावा, ग्राफीन डायोड नैनोसेकंड स्तर की प्रतिक्रिया गति प्राप्त करने के लिए शून्य बैंडगैप विशेषताओं का उपयोग करते हैं, जो कि गतिशील छाया दृश्यों (जैसे बादल परतों की तीव्र गति) में माइक्रोसेकंड स्तर की प्रतिक्रिया गति में सामान्य डायोड की तुलना में तीव्रता के तीन क्रम है, जिससे बिजली उत्पादन हानि कम हो जाती है।

2, पवन ऊर्जा प्रणाली: हार्मोनिक दमन और कनवर्टर संरक्षण का सहक्रियात्मक संवर्द्धन
वितरित ऊर्जा के एक महत्वपूर्ण पूरक के रूप में, पवन ऊर्जा प्रणालियों को वर्तमान प्रबंधन में दो प्रमुख चुनौतियों का समाधान करने की आवश्यकता है: हार्मोनिक प्रदूषण और इन्वर्टर सुरक्षा। पवन टरबाइनों द्वारा एसी बिजली उत्पादन में बड़ी मात्रा में हार्मोनिक्स होते हैं। यदि इसे सीधे पावर ग्रिड से जोड़ा जाए, तो यह वोल्टेज में उतार-चढ़ाव और पावर फैक्टर में कमी जैसी समस्याएं पैदा करेगा; साथ ही, पवन ऊर्जा प्रणाली की मुख्य बिजली रूपांतरण इकाई के रूप में, इन्वर्टर के स्विचिंग तत्व (जैसे आईजीबीटी) बंद होने पर रिवर्स रिकवरी करंट उत्पन्न करेंगे। यदि समय रहते इसे नहीं रोका गया, तो यह उपकरणों को नुकसान पहुंचा सकता है और सिस्टम विफलताओं का कारण बन सकता है।

हार्मोनिक दमन में डायोड का "फ़िल्टर" कार्य:
पवन ऊर्जा कन्वर्टर्स की सुधार प्रक्रिया में, डायोड से बना एक रेक्टिफायर ब्रिज एसी पावर को डीसी पावर में परिवर्तित करता है, जो बाद के इनवर्टर के लिए स्थिर इनपुट प्रदान करता है। फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और रिवर्स रिकवरी टाइम जैसे डायोड मापदंडों को अनुकूलित करके, सुधार के दौरान हार्मोनिक सामग्री को कम किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, अल्ट्राफास्ट रिकवरी डायोड (रिवर्स रिकवरी टाइम) के साथ एक रेक्टिफायर ब्रिज का उपयोग करना<50ns) can reduce harmonic distortion by 15% and improve power quality compared to traditional diodes (reverse recovery time>200ns)।

इन्वर्टर सुरक्षा में "तेज प्रतिक्रिया" का लाभ:
जब इन्वर्टर के स्विचिंग तत्व बंद हो जाते हैं, तो डायोड एक फ्रीव्हीलिंग तत्व के रूप में कार्य करता है, जो वर्तमान बैकफ्लो और स्विचिंग तत्वों को नुकसान को रोकने के लिए प्रारंभ करनेवाला प्रवाह के लिए एक फ्रीव्हीलिंग पथ प्रदान करता है। एक उदाहरण के रूप में सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) डायोड लेते हुए, उनके रिवर्स रिकवरी समय को 15ns तक छोटा किया जा सकता है, जो सिलिकॉन डायोड (50-200ns) की तुलना में 3-10 गुना तेज है, जिससे स्विचिंग नुकसान में काफी कमी आती है और सिस्टम दक्षता में सुधार होता है। एक निश्चित पवन ऊर्जा इन्वर्टर में SiC डायोड को अपनाने के बाद, सिस्टम दक्षता 96% से बढ़कर 98% हो गई, जबकि हीट सिंक की मात्रा 40% कम हो गई, जिससे मशीन के समग्र वजन को कम करने में मदद मिली।

3, ऊर्जा भंडारण प्रणाली: प्रभारी निर्वहन संतुलन और रिवर्स सुरक्षा में तकनीकी सफलता
वितरित ऊर्जा के "ऊर्जा बफर" के रूप में, ऊर्जा भंडारण प्रणालियों के वर्तमान प्रबंधन को रिवर्स सुरक्षा के साथ चार्जिंग और डिस्चार्जिंग को संतुलित करने की आवश्यकता है। बैटरी पैक की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान, यदि प्रत्येक बैटरी सेल की स्थिति असंगत है (जैसे क्षमता और आंतरिक प्रतिरोध में अंतर), तो इससे कुछ कोशिकाओं की ओवरचार्जिंग या ओवरडिस्चार्जिंग हो सकती है, उम्र बढ़ने में तेजी आ सकती है, और सुरक्षा खतरे पैदा हो सकते हैं; उसी समय, यदि ऊर्जा भंडारण प्रणाली के ग्रिड कनेक्टेड या ऑफ ग्रिड स्विचिंग के दौरान रिवर्स करंट को प्रभावी ढंग से अवरुद्ध नहीं किया जाता है, तो यह उपकरण को नुकसान पहुंचा सकता है और पावर ग्रिड की स्थिरता को प्रभावित कर सकता है।

संतुलित डायोड का बुद्धिमान विनियमन कार्य:
बैटरी प्रबंधन प्रणाली में, बैलेंसिंग डायोड प्रत्येक बैटरी सेल के वोल्टेज की निगरानी करता है और ओवरचार्जिंग को रोकने के लिए चार्जिंग के दौरान स्वचालित रूप से उच्च वोल्टेज बैटरी सेल के बाईपास चैनल का संचालन करता है; ओवर डिस्चार्ज को रोकने के लिए डिस्चार्ज के दौरान कम वोल्टेज वाली कोशिकाओं के लिए एक पूरक चैनल का संचालन करें। उदाहरण के लिए, एक निश्चित लिथियम बैटरी ऊर्जा भंडारण प्रणाली में अनुकूली संतुलन डायोड को अपनाने के बाद, सेल क्षमता की स्थिरता 20% बढ़ गई और चक्र जीवन 30% बढ़ गया।

रिवर्स प्रोटेक्शन डायोड का "यूनिडायरेक्शनल आइसोलेशन" फ़ंक्शन:
जब ऊर्जा भंडारण प्रणाली ग्रिड से जुड़ी होती है, तो रिवर्स प्रोटेक्शन डायोड ग्रिड की ओर से फॉल्ट करंट को ऊर्जा भंडारण प्रणाली में वापस प्रवाहित होने से रोक सकता है; ग्रिड से बाहर संचालन करते समय, यह लोड साइड पर बैटरी पैक पर रिवर्स करंट के प्रभाव को रोक सकता है। एक निश्चित माइक्रोग्रिड परियोजना में रिवर्स प्रोटेक्शन डायोड को अपनाने के बाद, ग्रिड/ऑफ ग्रिड स्विचिंग के दौरान सिस्टम के वोल्टेज में उतार-चढ़ाव 50% कम हो गया था, और विफलता दर 60% कम हो गई थी।

4, माइक्रोग्रिड: बहु-स्रोत सहयोग और ग्रिड सिंक्रनाइज़ेशन के बीच एक अदृश्य लिंक
वितरित ऊर्जा के एक उन्नत अनुप्रयोग रूप के रूप में, माइक्रोग्रिड्स को बहु-स्रोत सहयोग और ग्रिड सिंक्रनाइज़ेशन प्राप्त करने के लिए वर्तमान प्रबंधन की आवश्यकता होती है। माइक्रोग्रिड में, विभिन्न ऊर्जा स्रोतों जैसे फोटोवोल्टिक, पवन ऊर्जा और ऊर्जा भंडारण की आउटपुट विशेषताओं में महत्वपूर्ण अंतर हैं। यदि प्रभावी ढंग से समन्वित नहीं किया गया, तो यह वर्तमान संघर्ष और शक्ति दोलन जैसी समस्याओं को जन्म दे सकता है; साथ ही, मुख्य ग्रिड के साथ माइक्रोग्रिड के सिंक्रनाइज़ेशन को वोल्टेज, आवृत्ति और चरण जैसी सख्त शर्तों को पूरा करना होगा, अन्यथा यह ग्रिड विफलता का कारण बन सकता है।

सिंक्रोनस रेक्टिफायर डायोड की "दक्षता में सुधार" का योगदान:
माइक्रोग्रिड के डीसी - डीसी कन्वर्टर्स में, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन तकनीक पारंपरिक डायोड को एमओएसएफईटी के साथ बदलकर चालन हानि को काफी कम कर सकती है। उदाहरण के लिए, सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन हिरन कनवर्टर को अपनाने के बाद, माइक्रोग्रिड की दक्षता 85% से बढ़कर 95% हो गई, जबकि हीट सिंक की मात्रा 30% कम हो गई और सिस्टम पावर घनत्व में सुधार हुआ।

चरण नियंत्रण डायोड का "तुल्यकालिक समन्वय" कार्य:
माइक्रोग्रिड के ग्रिड से जुड़े इन्वर्टर में, चरण नियंत्रण डायोड मुख्य ग्रिड के साथ सिंक्रनाइज़ेशन प्राप्त करते हुए, ग्रिड वोल्टेज के चरण की निगरानी करके इन्वर्टर आउटपुट करंट के चरण को गतिशील रूप से समायोजित करता है। एक निश्चित माइक्रोग्रिड परियोजना में चरण नियंत्रित डायोड को अपनाने के बाद, ग्रिड कनेक्शन की सफलता दर 90% से बढ़कर 98% हो गई, और ग्रिड कनेक्शन का समय 0.5 सेकंड से घटाकर 0.1 सेकंड कर दिया गया, जिससे सिस्टम स्थिरता में काफी सुधार हुआ।