Qual è la differenza tra diodo di bypass e diodo anti-inversione?

1, principio di funzionamento: applicazione differenziata della conduttività unidirezionale
Diodo di bypass: un difensore attivo dell'effetto hot spot
Il diodo di bypass è collegato in parallelo inverso a entrambe le estremità del modulo fotovoltaico, utilizzando la conduttività unidirezionale del diodo per ottenere una protezione termica. Quando la tensione di uscita di un componente diminuisce a causa di un'ostruzione locale, di un malfunzionamento o dell'invecchiamento, il diodo conduce nella direzione diretta, cortocircuitando il componente difettoso e consentendo alla corrente di bypassare l'area problematica. Ad esempio, un certo modulo fotovoltaico è composto da 36 celle solari collegate in serie. Se uno di essi non può generare elettricità a causa dell'ombra, la sua resistenza equivalente aumenterà improvvisamente e la tensione totale del circuito in serie sarà concentrata su quella cella, dando luogo a punti di calore ad alta-temperatura. A questo punto, il diodo di bypass parallelo conduce, bypassando la cella della batteria difettosa per evitare che diventi un carico e consumi energia da altre normali celle della batteria. Allo stesso tempo, impedisce che il materiale di imballaggio si deformi o che la cella della batteria si rompa a causa dell'eccessiva temperatura dei componenti.

Diodo antiinversione: un bloccante passivo del riflusso di corrente
I diodi antiinversione sono collegati in serie con stringhe fotovoltaiche o quadri di connessione CC, utilizzando la conduttività unidirezionale per impedire il flusso di corrente inversa. Le sue funzioni principali includono:

Anti riflusso della batteria: In un sistema fotovoltaico indipendente, quando i componenti non generano elettricità durante la notte, il diodo anti inversione può bloccare il flusso inverso della corrente della batteria nei componenti, evitando il riscaldamento e il danneggiamento dei componenti;
Mutua iniezione antistringa: nelle stringhe parallele, se un ramo subisce una diminuzione della tensione di uscita a causa di ombre o guasti, il diodo antiinversione può bloccare il ritorno della corrente dal ramo ad alta tensione al ramo a bassa tensione, impedendo la caduta della tensione di uscita complessiva. Ad esempio, una centrale fotovoltaica contiene 10 stringhe. Se su una stringa si verifica una diminuzione della tensione di uscita a causa del manto nevoso e non è installato alcun diodo anti-inversione, le correnti delle altre stringhe formeranno una corrente circolante attraverso la stringa difettosa, con conseguente perdita di efficienza del sistema; Dopo aver installato i diodi antiinversione, la stringa difettosa viene isolata e la tensione di uscita del sistema rimane stabile.
2, Ruolo principale: divisione differenziata del lavoro per il posizionamento funzionale
Diodo di bypass: doppia garanzia di efficienza e sicurezza
Il valore fondamentale dei diodi di bypass risiede nel mantenimento dell'efficienza della generazione di energia del sistema e della sicurezza dei componenti. I dati sperimentali mostrano che i componenti senza diodi di bypass possono ridurre la potenza di uscita del 30% -50% quando parzialmente ostruiti e la temperatura del punto caldo può raggiungere oltre 150 gradi, mettendo seriamente a rischio la durata dei componenti; Dopo aver configurato il diodo di bypass, la perdita di potenza può essere controllata entro il 5% e la temperatura del punto caldo può essere ridotta al di sotto di 80 gradi. Inoltre, i diodi di bypass possono ridurre i tempi di inattività del sistema causati da guasti dei componenti e migliorare l'efficienza operativa.

Diodo anti-inversione: la pietra angolare della stabilità del sistema
La funzione principale dei diodi antiinversione è quella di mantenere la stabilità della tensione del sistema e l'efficienza di utilizzo dell'energia. Nei grandi impianti fotovoltaici, le differenze di tensione tra le stringhe possono causare il riflusso di corrente, causando i seguenti problemi:

Perdita di energia: la corrente inversa consuma la generazione effettiva di energia, riducendo l'efficienza complessiva del sistema;
Danni all'apparecchiatura: la corrente inversa a lungo termine può causare il surriscaldamento dei componenti, la bruciatura della scatola di giunzione e persino un incendio;
Guasto del monitoraggio: il riflusso di corrente può interferire con la valutazione accurata dello stato dei componenti da parte del sistema di monitoraggio, aumentando la difficoltà di funzionamento e manutenzione.
Installando diodi antiinversione, la corrente inversa può essere bloccata in modo efficace, garantendo che la tensione del sistema rimanga stabile entro l'intervallo di progetto e migliorando l'efficienza del trasferimento di energia e l'affidabilità delle apparecchiature.
3, Luogo di installazione: layout differenziato della topologia del circuito
Diodo di bypass: protezione a livello di componente
Il diodo di bypass è solitamente integrato nella scatola di giunzione del modulo fotovoltaico e collegato in parallelo inverso con il pacco batteria. A seconda del design del componente, ciascun componente può essere configurato con 1-3 diodi di bypass. Ad esempio, un componente di 60 celle della batteria può utilizzare 2 diodi di bypass, ciascun diodo protegge 30 celle della batteria; Se vengono utilizzati 3 diodi, ciascuno dei quali protegge 20 celle della batteria, è possibile isolare più finemente l'area del guasto e ridurre la perdita di potenza delle normali celle della batteria.

Diodo anti-inversione: protezione a livello di sistema
I diodi anti-inversione sono solitamente installati all'ingresso di quadri elettrici o inverter, collegati in serie nel circuito di uscita della stringa. Nelle grandi centrali elettriche, ciascun terminale di uscita della stringa può essere dotato di un diodo anti-inversione; Nel quadro combinatore, più stringhe possono condividere un modulo anti-diodo inverso dopo la convergenza per ridurre i costi e l'occupazione di spazio. Ad esempio, una centrale fotovoltaica da 1 MW contiene stringhe 20 50kW e nella scatola di combinazione è possibile configurare 4 moduli con diodi antiinversione, ciascuno dei quali protegge 5 stringhe.

4, criteri di selezione: requisiti differenziati per la corrispondenza dei parametri
Diodo di bypass: resistenza alla tensione, corrente e prestazioni termiche sono fattori chiave
La selezione dei diodi di bypass deve soddisfare i seguenti requisiti relativi ai parametri:

Tensione di resistenza inversa: deve essere maggiore di 1,5 volte la tensione a circuito aperto del componente. Ad esempio, se la tensione a circuito aperto di un componente è 45 V, la tensione di tenuta inversa del diodo di bypass deve essere maggiore o uguale a 67,5 V;
Corrente diretta: deve essere maggiore di 1,2 volte la corrente di cortocircuito-del componente. Ad esempio, se la corrente di cortocircuito-di un componente è 9 A, la corrente diretta del diodo di bypass deve essere maggiore o uguale a 10,8 A;
Resistenza termica e temperatura di giunzione: è necessario considerare l'ambiente ad alta temperatura all'interno del componente (solitamente 20-30 gradi superiore alla temperatura ambiente) e scegliere diodi con bassa resistenza termica e temperatura di giunzione elevata. Ad esempio, se la temperatura interna di un componente può raggiungere gli 85 gradi, la temperatura della giunzione del diodo deve essere maggiore o uguale a 125 gradi;
Caduta di pressione: minore è la caduta di pressione, minore è la perdita di potenza. I diodi Schottky sono comunemente utilizzati nei componenti a bassa-potenza a causa della caduta di tensione (0,2-0,3 V), mentre i diodi raddrizzatori al silicio (caduta di tensione 0,7-1 V) sono adatti per componenti ad alta potenza.
Diodo anti-inversione: resistenza alla tensione, corrente e dissipazione del calore sono il nucleo
La selezione dei diodi antiinversione deve soddisfare i seguenti requisiti parametrici:

Tensione di resistenza inversa: deve essere maggiore del doppio della tensione operativa massima del sistema. Ad esempio, se la tensione operativa massima di un sistema è 1000 V, la tensione di tenuta inversa del diodo antiinversione deve essere maggiore o uguale a 2000 V;
Corrente diretta: deve essere maggiore di 1,5 volte la corrente di uscita massima della stringa. Ad esempio, se la corrente di uscita massima di una determinata stringa è 12 A, la corrente diretta del diodo antiinversione deve essere maggiore o uguale a 18 A;
Progettazione della dissipazione del calore: è necessario considerare l'ambiente ad alta temperatura all'interno del quadro combinato (solitamente fino a 60-80 gradi) e scegliere moduli con bassa resistenza termica e dissipatori di calore. Ad esempio, la resistenza termica di un determinato modulo a diodo antiinversione è di 0,5 gradi/W, il che può ridurre efficacemente la temperatura di giunzione;
Caduta di tensione e consumo energetico: minore è la caduta di tensione, maggiore è l'efficienza del sistema. La caduta di tensione dei moduli a diodi antiinversione dedicati al fotovoltaico può essere pari a 1,0-1,5 V, riducendo il consumo energetico del 20% -30% rispetto ai moduli ordinari (1,5-2 V).
5, Caso di applicazione pratica: tipica manifestazione di valore collaborativo
Caso 1: Ottimizzazione dei diodi di bypass in una centrale fotovoltaica da 50MW
La centrale era stata originariamente progettata con un diodo di bypass per componente, ma in seguito si scoprì che la perdita di potenza raggiungeva comunque il 15% anche in caso di parziale ostruzione. Adottando uno schema che prevede l'utilizzo di 3 diodi di bypass per componente, la perdita di potenza viene ridotta al di sotto del 5% e la produzione annua di energia aumenta di circa il 2%. Allo stesso tempo, la temperatura del punto caldo è diminuita da 120 gradi a 70 gradi e il tasso di guasto dei componenti è diminuito del 40%.

Caso 2: Retrofit anti-reverse diode di una centrale fotovoltaica da 10MW
La centrale elettrica non era originariamente dotata di diodi antiinversione e il riflusso di corrente tra le serie ha comportato una perdita dell'8% dell'efficienza del sistema e ogni anno si verificano 3-5 incidenti di incendio della scatola di giunzione. Installando moduli fotovoltaici anti-diodi inversi nella scatola combinatrice, l'efficienza del sistema viene migliorata del 5%, il tasso di guasto della scatola di giunzione viene ridotto a zero e i costi di funzionamento e manutenzione si riducono del 30%.