पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणाली में डायोड सुधार का उपयोग कैसे करें?

1, तकनीकी सिद्धांत: डायोड सुधार की बुनियादी वास्तुकला
डायोड सुधार का मुख्य सिद्धांत पीएन जंक्शन की यूनिडायरेक्शनल चालकता पर आधारित है। जब प्रत्यावर्ती धारा का धनात्मक आधा चक्र डायोड के एनोड पर लागू किया जाता है, तो पीएन जंक्शन आगे की ओर पक्षपाती होता है और धारा प्रवाहित होती है; नकारात्मक आधे चक्र के दौरान, रिवर्स बायस कट जाता है और करंट अवरुद्ध हो जाता है। डायोड की संख्या और कनेक्शन विधि को उचित रूप से कॉन्फ़िगर करके, एसी से डीसी में रूपांतरण प्राप्त किया जा सकता है।

अर्ध तरंग सुधार: एकल डायोड का उपयोग करना और केवल एसी पावर के सकारात्मक आधे चक्र का उपयोग करना, दक्षता अपेक्षाकृत कम है (सैद्धांतिक अधिकतम 50%), लेकिन सर्किट सरल है और लागत कम है, जो इसे छोटी पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाती है।
पूर्ण तरंग सुधार: एक ब्रिज संरचना (4 डायोड) या एक सेंटर टैप ट्रांसफार्मर (2 डायोड) का उपयोग करके, प्रत्यावर्ती धारा के सकारात्मक और नकारात्मक आधे चक्रों का उपयोग करके दक्षता 81% से अधिक तक बढ़ जाती है। उनमें से, विशेष ट्रांसफार्मर की कमी और छोटे आउटपुट वोल्टेज के उतार-चढ़ाव के कारण पवन ऊर्जा उत्पादन के लिए ब्रिज रेक्टिफिकेशन मुख्य समाधान बन गया है।
तीन चरण सुधार: पवन टरबाइन से तीन चरण एसी बिजली उत्पादन के लिए, छह डायोड से युक्त एक तीन चरण ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट का उपयोग आउटपुट तरंग को कम करने और बिजली घनत्व में सुधार करने के लिए किया जाता है। उदाहरण के लिए, एक डायरेक्ट ड्राइव स्थायी चुंबक सिंक्रोनस जेनरेटर ग्रिड कनेक्टेड सिस्टम में, एक तीन चरण डायोड रेक्टिफायर ब्रिज जनरेटर द्वारा तीन चरण एसी पावर आउटपुट को डीसी पावर में परिवर्तित करता है, जिसे बाद में एक बूस्ट सर्किट और इन्वर्टर के माध्यम से ग्रिड से जोड़ा जाता है।
2, अनुप्रयोग परिदृश्य: ऑफ ग्रिड से ग्रिड कनेक्शन तक पूर्ण कवरेज
डायोड रेक्टिफिकेशन तकनीक पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणालियों के पूरे जीवनचक्र के दौरान चलती है, और इसके अनुप्रयोग परिदृश्य ऑफ ग्रिड स्वतंत्र सिस्टम और ग्रिड से जुड़े बड़े पैमाने के बिजली संयंत्रों दोनों को कवर करते हैं।

ऑफ ग्रिड छोटे पैमाने पर पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणाली: दूरस्थ क्षेत्रों या ग्रिड कवरेज के बिना परिदृश्यों में, पवन टरबाइन एक डायोड रेक्टिफायर के माध्यम से बैटरी को चार्ज करता है और एक इन्वर्टर के माध्यम से लोड को बिजली की आपूर्ति करता है। उदाहरण के लिए, 5 किलोवाट ऑफ ग्रिड पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणाली पवन ऊर्जा कैप्चर दक्षता में 15% वृद्धि हासिल करने के लिए अधिकतम पावर पॉइंट ट्रैकिंग (एमपीपीटी) नियंत्रण के साथ संयुक्त तीन चरण ब्रिज रेक्टिफायर सर्किट को अपनाती है। साथ ही, डायोड की यूनिडायरेक्शनल चालकता का उपयोग बैटरी की रिवर्स चार्जिंग को रोकने, सिस्टम सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए किया जाता है।
ग्रिड से जुड़े बड़े पैमाने पर पवन ऊर्जा उत्पादन प्रणाली: डायरेक्ट ड्राइव स्थायी चुंबक तुल्यकालिक जनरेटर (पीएमएसजी) की ग्रिड से जुड़ी योजना में, एक डायोड रेक्टिफायर जेनरेटर द्वारा परिवर्तनीय आयाम और परिवर्तनीय आवृत्ति एसी पावर आउटपुट को डीसी पावर में परिवर्तित करने के लिए फ्रंट एंड कनवर्टर के रूप में कार्य करता है, और फिर पीडब्लूएम इन्वर्टर के माध्यम से एकता पावर फैक्टर ग्रिड कनेक्शन प्राप्त करता है। उदाहरण के लिए, 2MW डायरेक्ट ड्राइव पवन टरबाइन 96.5% की सिस्टम दक्षता के साथ डायोड रेक्टिफिकेशन + बूस्ट + PWM इन्वर्टर संरचना को अपनाता है, जो पारंपरिक डबल फेड इंडक्शन जनरेटर (DFIG) योजना से 2 प्रतिशत अंक अधिक है।
3, दक्षता अनुकूलन: डिवाइस चयन से सिस्टम एकीकरण तक पूरी श्रृंखला में एक सफलता
यद्यपि डायोड सुधार तकनीक परिपक्व है, फिर भी इसकी दक्षता डिवाइस विशेषताओं, सर्किट टोपोलॉजी और नियंत्रण रणनीतियों से प्रभावित होती है। उद्योग निम्नलिखित मार्गों से दक्षता में प्रगति हासिल करता है:

डिवाइस का चयन: सिलिकॉन से सिलिकॉन कार्बाइड में पुनरावृत्ति: पारंपरिक सिलिकॉन आधारित डायोड में उच्च रिवर्स रिकवरी हानि और खराब उच्च तापमान प्रदर्शन जैसी समस्याएं होती हैं। सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) डायोड अपने शून्य रिवर्स चार्ज रिकवरी (Qrr ≈ 0) और उच्च तापमान स्थिरता (जंक्शन तापमान 200 डिग्री तक) के फायदे के कारण उच्च आवृत्ति और उच्च वोल्टेज परिदृश्यों के लिए पसंदीदा विकल्प बन गए हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन आधारित उपकरणों को SiC डायोड से बदलने के बाद, 10MW अपतटीय पवन टरबाइन के रेक्टिफायर नुकसान में 40% की कमी आई, और सिस्टम दक्षता में 97.2% तक सुधार हुआ।
टोपोलॉजी इनोवेशन: अनियंत्रित से नियंत्रणीय में अपग्रेड: हालांकि अनियंत्रित डायोड सुधार की संरचना सरल है, इसमें उच्च वर्तमान हार्मोनिक्स और कम पावर फैक्टर जैसी समस्याएं हैं। पीडब्लूएम रेक्टिफिकेशन तकनीक आईजीबीटी जैसे पूरी तरह से नियंत्रित उपकरणों के माध्यम से मशीन की तरफ साइनसॉइडल करंट प्राप्त करती है, जिससे हार्मोनिक प्रदूषण समाप्त हो जाता है। उदाहरण के लिए, एक 3MW पवन टरबाइन 0.99 तक के पावर फैक्टर और 3% से कम के हार्मोनिक विरूपण दर (THD) के साथ, चार चतुर्थांश संचालन को प्राप्त करने के लिए PWM रेक्टिफिकेशन + PWM इन्वर्टर की एक बैक-टू-बैक संरचना को अपनाता है।
थर्मल प्रबंधन: प्राकृतिक शीतलन से तरल शीतलन तक विकास: 70% डायोड हानि गर्मी में परिवर्तित हो जाती है, और जंक्शन तापमान में प्रत्येक 10 डिग्री की वृद्धि के लिए, रिवर्स रिकवरी चार्ज 15% -20% बढ़ जाता है। लिक्विड कूलिंग तकनीक डायोड चिप को सीधे ठंडा करके जंक्शन तापमान को 150 डिग्री से नीचे स्थिर कर देती है, जिससे डिवाइस का जीवनकाल बढ़ जाता है। उदाहरण के लिए, 15MW अपतटीय पवन टरबाइन द्वारा तरल शीतलन ताप अपव्यय योजना अपनाने के बाद, डायोड का जीवन 8 वर्ष से बढ़ाकर 15 वर्ष कर दिया गया, और संचालन और रखरखाव लागत 40% कम हो गई।