बुद्धिमान सर्किट ब्रेकर सिस्टम में डायोड के अनुप्रयोग क्या हैं?

दूसरा, तकनीकी सिद्धांत: डायोड की मुख्य विशेषताएं बुद्धिमान नियंत्रण का समर्थन करती हैं
1. यूनिडायरेक्शनल चालकता एक सुरक्षित सीमा बनाती है
डायोड की आगे की चालन और रिवर्स कटऑफ विशेषताएं उन्हें बुद्धिमान सर्किट ब्रेकर सिस्टम में गलती धाराओं को अलग करने के लिए एक प्राकृतिक बाधा बनाती हैं। उदाहरण के लिए, एक डीसी वितरण प्रणाली में, जब लोड पक्ष पर शॉर्ट सर्किट होता है, तो सर्किट ब्रेकर के आउटपुट के समानांतर में जुड़ा डायोड जल्दी से रिवर्स और कट हो सकता है, जिससे फॉल्ट करंट को बिजली आपूर्ति पक्ष में वापस प्रवाहित होने से रोका जा सकता है और उच्च स्तर के उपकरणों को नुकसान से बचाया जा सकता है। एक निश्चित 10kV इंटेलिजेंट सर्किट ब्रेकर ने फीडर के अंत में {{6}N4007 डायोड को समानांतर करके शॉर्ट {{4}सर्किट फॉल्ट आइसोलेशन समय को सफलतापूर्वक 50 μs से कम कर दिया, जो पारंपरिक मैकेनिकल सर्किट ब्रेकर की तुलना में 80% अधिक है।

2. त्वरित पुनर्प्राप्ति सुविधा स्विच दक्षता को अनुकूलित करती है
सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) डायोड अपने एनएस स्तर रिवर्स रिकवरी समय के कारण उच्च आवृत्ति स्विचिंग परिदृश्यों के लिए एक आदर्श विकल्प हैं। इंटेलिजेंट सर्किट ब्रेकरों के सॉलिड -स्टेट स्विच मॉड्यूल में, SiC डायोड और IGBT/MOSFETs एक हाइब्रिड पावर डिवाइस बनाते हैं जो μs की ब्रेकिंग गति प्राप्त कर सकता है। प्रायोगिक डेटा से पता चलता है कि 50kW इन्वर्टर में C3D06060A SiC डायोड का उपयोग करने से सिलिकॉन आधारित उपकरणों की तुलना में स्विचिंग हानि 62% कम हो जाती है, और सिस्टम दक्षता में 97.2% तक सुधार होता है।

3. नॉनलाइनियर वोल्ट एम्पीयर विशेषताओं के माध्यम से सटीक सुरक्षा प्राप्त की गई
क्षणिक वोल्टेज दमन डायोड (टीवीएस) हिमस्खलन ब्रेकडाउन प्रभाव के माध्यम से एनएस समय में ओवरवॉल्टेज को एक सुरक्षित स्तर पर दबा सकते हैं। इंटेलिजेंट सर्किट ब्रेकर के सर्ज प्रोटेक्शन मॉड्यूल में, टीवीएस डायोड गैस डिस्चार्ज ट्यूब के साथ मिलकर तीन स्तर की सुरक्षा प्रणाली बनाता है: पहला चरण टीवीएस 90% क्षणिक ऊर्जा को अवशोषित करता है, दूसरा चरण गैस डिस्चार्ज ट्यूब शेष ऊर्जा को डिस्चार्ज करता है, और तीसरा चरण वैरिस्टर निरंतर सुरक्षा प्रदान करता है। इस समाधान को डेटा सेंटर में लागू करने के बाद, बिजली गिरने के कारण होने वाली उपकरण विफलता दर में 92% की कमी आई।

2, विशिष्ट अनुप्रयोग परिदृश्य: बुनियादी सुरक्षा से लेकर बुद्धिमान निर्णय लेने तक
1. ओवरकरंट सुरक्षा और दोष स्थान
इंटेलिजेंट सर्किट ब्रेकर के वर्तमान सैंपलिंग चरण में, डायोड से बना रेक्टिफायर ब्रिज माइक्रोप्रोसेसर द्वारा एफएफटी विश्लेषण के लिए एसी सिग्नल को डीसी में परिवर्तित करता है। उदाहरण के लिए, एक निश्चित प्रकार का बुद्धिमान सर्किट ब्रेकर तीन चरण वर्तमान सुधार प्राप्त करने के लिए GBJ801 ब्रिज स्टैक का उपयोग करता है। वेवलेट एल्गोरिदम के साथ संयुक्त, यह 0.1 इंच (रेटेड करंट) के छोटे ओवरलोड की सटीक पहचान कर सकता है, जो पारंपरिक थर्मल ट्रिप ब्रेकर की तुलना में 10 गुना अधिक संवेदनशील है। इस बीच, डायोड के संचालन समय का विश्लेषण करके, सिस्टम गलती चरण का पता लगा सकता है और गलती स्थान का समय मिनटों से घटाकर मिलीसेकंड तक कर सकता है।

2. विद्युत चुम्बकीय अनुकूलता (ईएमसी) अनुकूलन
स्मार्ट सर्किट ब्रेकरों में नियंत्रण सर्किट स्विचिंग क्रियाओं के कारण होने वाले विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) के प्रति संवेदनशील होता है। डायोड और कैपेसिटर से बना आरसी अवशोषण सर्किट वोल्टेज स्पाइक्स को प्रभावी ढंग से दबा सकता है। उदाहरण के लिए, जब IGBT को बंद किया जाता है, तो समानांतर आरएसनैप ऑफ (10 Ω) और Cj (100nF) di/dt को 500A/μs से 50A/μs तक कम कर सकता है, जिससे EMI विकिरण की तीव्रता 20dB तक कम हो जाती है। इस योजना को एक निश्चित फोटोवोल्टिक इन्वर्टर पर लागू करने के बाद, IEC 61000-4-5 मानक परीक्षण की पास दर 65% से बढ़कर 98% हो गई।

3. द्विदिशात्मक विद्युत प्रवाह नियंत्रण
V2G फ़ंक्शन के साथ बुद्धिमान चार्जिंग पाइल में, डायोड सरणी पावर ग्रिड और बैटरी के बीच द्विदिश ऊर्जा प्रवाह नियंत्रण का एहसास करती है। चार्जिंग मोड में, फोटोवोल्टिक/ग्रिड साइड डायोड बैटरी को चार्ज करने का संचालन करता है; डिस्चार्ज मोड में, बैटरी साइड डायोड ग्रिड को बिजली का संचालन और आपूर्ति करता है। SiC डायोड का उपयोग करने वाले 10kW चार्जिंग पाइल में चार्ज डिस्चार्ज स्विचिंग के दौरान वोल्टेज में उतार-चढ़ाव 1% से कम होता है, जो सिलिकॉन आधारित उपकरणों की तुलना में तीन गुना अधिक स्थिर है।

4. स्थिति की निगरानी और आत्म निदान
बुद्धिमान सर्किट ब्रेकर डायोड के जंक्शन तापमान की निगरानी करके उपकरण स्वास्थ्य प्रबंधन प्राप्त करते हैं। उदाहरण के लिए, पावर मॉड्यूल में तापमान संवेदनशील डायोड (टीएसडी) को एम्बेड करने से फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप और जंक्शन तापमान (Δ Vf/Δ T ≈ -2mV/ डिग्री) के बीच एक रैखिक संबंध बनता है। एक निश्चित 500kV बुद्धिमान सर्किट ब्रेकर ने वास्तविक समय में टीएसडी डेटा एकत्र करके और डिवाइस जीवन की भविष्यवाणी करने के लिए इसे एलएसटीएम तंत्रिका नेटवर्क के साथ जोड़कर, संचालन और रखरखाव लागत को 40% तक कम करके नियोजित रखरखाव चक्र को 3 साल से 5 साल तक बढ़ा दिया।

3, नवोन्मेषी विकास दिशा: नई सामग्रियों और बुद्धिमत्ता का एकीकरण
1. वाइड बैंडगैप सेमीकंडक्टर उपकरणों को लोकप्रिय बनाना
SiC डायोड उच्च वोल्टेज क्षेत्रों से मध्यम और निम्न वोल्टेज परिदृश्यों में प्रवेश कर रहे हैं। 48V डीसी वितरण प्रणाली में SiC शोट्की डायोड को अपनाने के बाद, चालन हानि 3.5W से घटकर 0.8W हो गई, और सिस्टम दक्षता में 1.2 प्रतिशत अंक की वृद्धि हुई। उम्मीद है कि 2026 तक स्मार्ट सर्किट ब्रेकरों में SiC डायोड की बाजार हिस्सेदारी 30% से अधिक हो जाएगी।

2. बुद्धिमान डायोड मॉड्यूल का एकीकरण
एक इंटेलिजेंट पावर मॉड्यूल (आईपीएम) बनाने के लिए डायोड को सेंसर और ड्राइवर सर्किट के साथ एकीकृत करें। उदाहरण के लिए, Infineon ™ MOSFET मॉड्यूल द्वारा लॉन्च किया गया CoolSiC, अंतर्निहित तापमान और वर्तमान सेंसर के साथ, स्थिति की वास्तविक समय निगरानी और सुरक्षा मापदंडों के अनुकूली समायोजन को प्राप्त करने के लिए SPI इंटरफ़ेस के माध्यम से माइक्रोप्रोसेसर के साथ सीधे संचार कर सकता है।

3. डिजिटल ट्विन प्रौद्योगिकी का अनुप्रयोग
डायोड मापदंडों का एक डिजिटल ट्विन मॉडल स्थापित करके, अत्यधिक परिचालन स्थितियों के तहत डिवाइस के प्रदर्शन की भविष्यवाणी की जा सकती है। एक निश्चित अनुसंधान संस्थान द्वारा विकसित डायोड थर्मोइलेक्ट्रिक कपलिंग मॉडल, मशीन लर्निंग एल्गोरिदम के साथ मिलकर, 95% की सटीकता दर के साथ, जंक्शन तापमान के 72 घंटे से अधिक होने के जोखिम की चेतावनी दे सकता है।