ما هو الفرق بين الصمام الثنائي الالتفافي والصمام الثنائي المضاد للعكس؟

1، مبدأ العمل: التطبيق المتباين للموصلية أحادية الاتجاه
تجاوز الصمام الثنائي: مدافع نشط عن تأثير النقطة الساخنة
يتم توصيل الصمام الثنائي الالتفافي بالتوازي العكسي مع طرفي الوحدة الكهروضوئية، وذلك باستخدام الموصلية أحادية الاتجاه للصمام الثنائي لتحقيق الحماية الحرارية. عندما ينخفض ​​جهد الخرج لأحد المكونات بسبب عائق محلي أو عطل أو تقادم، فإن الصمام الثنائي يسلك الاتجاه الأمامي، مما يؤدي إلى قصر دائرة المكون المعيب والسماح للتيار بتجاوز منطقة المشكلة. على سبيل المثال، تتكون وحدة كهروضوئية معينة من 36 خلية شمسية متصلة على التوالي. إذا لم تتمكن إحداهما من توليد الكهرباء بسبب التظليل، فستزداد مقاومتها المكافئة فجأة، وسيتم تركيز الجهد الإجمالي للدائرة المتسلسلة على تلك الخلية، مما يؤدي إلى ظهور-بقع حرارية ذات درجة حرارة عالية. عند هذه النقطة، يقوم الصمام الثنائي المتوازي بالتوصيل، متجاوزًا خلية البطارية المعيبة لمنعها من أن تصبح حملًا وتستهلك الطاقة من خلايا البطارية العادية الأخرى. وفي الوقت نفسه، يمنع تشوه مادة التغليف أو تشقق خلية البطارية بسبب درجة حرارة المكونات الزائدة.

الصمام الثنائي المضاد للعكس: مانع سلبي للتدفق العكسي الحالي
يتم توصيل الثنائيات المضادة للعكس على التوالي مع سلاسل كهروضوئية أو صناديق مجمعة للتيار المستمر، وذلك باستخدام الموصلية أحادية الاتجاه لمنع تدفق التيار العكسي. وتشمل وظائفها الأساسية ما يلي:

مقاومة التدفق العكسي للبطارية: في النظام الكهروضوئي المستقل، عندما لا تقوم المكونات بتوليد الكهرباء في الليل، يمكن للصمام الثنائي المضاد للعكس أن يمنع التدفق العكسي لتيار البطارية إلى المكونات، مما يتجنب تسخين المكونات وتلفها؛
الحقن المتبادل المضاد للسلسلة: في السلاسل المتوازية، إذا واجه أحد الفروع انخفاضًا في جهد الخرج بسبب الظلال أو الأخطاء، يمكن للصمام الثنائي المضاد للعكس أن يمنع التيار من فرع الجهد العالي من التدفق مرة أخرى إلى فرع الجهد المنخفض، مما يمنع جهد الخرج الإجمالي من الانخفاض. على سبيل المثال، تحتوي محطة الطاقة الكهروضوئية على 10 سلاسل. إذا واجهت سلسلة واحدة انخفاضًا في جهد الخرج بسبب الغطاء الثلجي ولم يتم تثبيت صمام ثنائي مضاد للعكس، فإن تيارات السلاسل الأخرى ستشكل تيارًا متداولًا عبر السلسلة المعيبة، مما يؤدي إلى فقدان كفاءة النظام؛ بعد تثبيت الثنائيات المضادة للعكس، يتم عزل السلسلة المعيبة ويظل جهد خرج النظام مستقرًا.
2، الدور الأساسي: تقسيم العمل بشكل متباين لتحديد المواقع الوظيفية
تجاوز الصمام الثنائي: ضمان مزدوج للكفاءة والسلامة
تكمن القيمة الأساسية للثنائيات الالتفافية في الحفاظ على كفاءة توليد الطاقة في النظام وسلامة المكونات. تظهر البيانات التجريبية أن المكونات التي لا تحتوي على صمامات ثنائية الالتفافية يمكن أن تقلل طاقة الخرج بنسبة 30% -50% عند إعاقة جزئيًا، ويمكن أن تصل درجة حرارة النقطة الساخنة إلى أكثر من 150 درجة، مما يهدد بشكل خطير عمر المكونات؛ بعد تكوين الصمام الثنائي الالتفافي، يمكن التحكم في فقدان الطاقة في غضون 5%، ويمكن تقليل درجة حرارة النقطة الساخنة إلى أقل من 80 درجة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للثنائيات الالتفافية تقليل وقت توقف النظام الناجم عن فشل المكونات وتحسين الكفاءة التشغيلية.

الصمام الثنائي المضاد للعكس: حجر الزاوية في استقرار النظام
تتمثل الوظيفة الأساسية للثنائيات المضادة للعكس في الحفاظ على استقرار جهد النظام وكفاءة استخدام الطاقة. في محطات الطاقة الكهروضوئية الكبيرة، قد تؤدي اختلافات الجهد بين الخيوط إلى حدوث تدفق عكسي للتيار، مما يؤدي إلى المشكلات التالية:

فقدان الطاقة: يستهلك التيار العكسي توليد طاقة فعال، مما يقلل من كفاءة النظام بشكل عام؛
تلف المعدات: قد يتسبب التيار العكسي على المدى الطويل في تسخين المكونات، واحتراق صندوق التوصيل، وحتى نشوب حريق؛
فشل المراقبة: يمكن أن يتداخل التدفق العكسي الحالي مع الحكم الدقيق لنظام المراقبة لحالة المكون، مما يزيد من صعوبة التشغيل والصيانة.
من خلال تركيب الثنائيات المضادة للعكس، يمكن حظر التيار العكسي بشكل فعال، مما يضمن بقاء جهد النظام مستقرًا ضمن نطاق التصميم وتحسين كفاءة نقل الطاقة وموثوقية المعدات.
3، موقع التثبيت: تخطيط متباين لطوبولوجيا الدائرة
تجاوز الصمام الثنائي: حماية مستوى المكون
عادةً ما يتم دمج الصمام الثنائي الالتفافي في صندوق التوصيل الخاص بالوحدة الكهروضوئية ويتم توصيله بالتوازي العكسي مع حزمة البطارية. اعتمادًا على تصميم المكون، يمكن تكوين كل مكون باستخدام 1-3 صمامات ثنائية جانبية. على سبيل المثال، قد يستخدم مكون مكون من 60 خلية بطارية صمامين ثنائيين جانبيين، حيث يحمي كل صمام ثنائي 30 خلية بطارية؛ إذا تم استخدام 3 صمامات ثنائية، يمكن لكل منها حماية 20 خلية بطارية عزل منطقة الخلل بشكل أكثر دقة وتقليل فقدان الطاقة لخلايا البطارية العادية.

الصمام الثنائي المضاد للعكس: حماية على مستوى النظام
عادةً ما يتم تثبيت الثنائيات المضادة للعكس عند مدخل صناديق تجميع التيار المستمر أو العاكسات، المتصلة على التوالي في دائرة خرج السلسلة. في محطات الطاقة الكبيرة، قد يتم تجهيز كل محطة خرج سلسلة بصمام ثنائي مضاد للعكس؛ في صندوق الموحد، قد تشترك سلاسل متعددة في وحدة صمام ثنائي مضاد للعكس بعد التقارب لتقليل التكاليف واحتلال المساحة. على سبيل المثال، تحتوي محطة الطاقة الكهروضوئية بقدرة 1 ميجاوات على 20 50 سلاسل كيلووات، ويمكن تكوين 4 وحدات صمام ثنائي مضاد للعكس في صندوق الدمج، حيث تحمي كل وحدة 5 سلاسل.

4، معايير الاختيار: متطلبات متباينة لمطابقة المعلمة
تجاوز الصمام الثنائي: تعد مقاومة الجهد والأداء الحالي والحراري من العوامل الرئيسية
يجب أن يفي اختيار الثنائيات الالتفافية بمتطلبات المعلمات التالية:

جهد التحمل العكسي: يجب أن يكون أكبر من 1.5 مرة من جهد الدائرة المفتوحة للمكون. على سبيل المثال، إذا كان جهد الدائرة المفتوحة لأحد المكونات هو 45 فولت، فيجب أن يكون جهد التحمل العكسي للصمام الثنائي الالتفافي أكبر من أو يساوي 67.5 فولت؛
التيار الأمامي: يجب أن يكون أكبر من 1.2 مرة تيار الدائرة القصيرة- للمكون. على سبيل المثال، إذا كان تيار الدائرة القصيرة - لأحد المكونات هو 9A، فإن التيار الأمامي للصمام الثنائي الالتفافي يجب أن يكون أكبر من أو يساوي 10.8A؛
المقاومة الحرارية ودرجة حرارة الوصلة: من الضروري مراعاة بيئة درجة الحرارة المرتفعة داخل المكون (عادةً 20-30 درجة أعلى من درجة الحرارة المحيطة)، واختيار الثنائيات ذات المقاومة الحرارية المنخفضة ودرجة حرارة الوصلة العالية. على سبيل المثال، إذا كانت درجة الحرارة الداخلية لأحد المكونات يمكن أن تصل إلى 85 درجة، فيجب أن تكون درجة حرارة وصلة الصمام الثنائي أكبر من أو تساوي 125 درجة؛
انخفاض الضغط: كلما انخفض انخفاض الضغط، قل فقدان الطاقة. تُستخدم ثنائيات شوتكي بشكل شائع في المكونات ذات الطاقة المنخفضة-بسبب انخفاض الجهد (0.2-0.3 فولت)، في حين أن ثنائيات مقوم السيليكون (انخفاض الجهد 0.7-1 فولت) مناسبة للمكونات عالية الطاقة.
الصمام الثنائي المضاد للعكس: مقاومة الجهد والتيار وتبديد الحرارة هي الأساس
يجب أن يفي اختيار الثنائيات المضادة للعكس بمتطلبات المعلمات التالية:

جهد التحمل العكسي: يجب أن يكون أكبر من ضعف جهد التشغيل الأقصى للنظام. على سبيل المثال، إذا كان الحد الأقصى لجهد التشغيل للنظام هو 1000 فولت، فيجب أن يكون جهد التحمل العكسي للصمام الثنائي المضاد للعكس أكبر من أو يساوي 2000 فولت؛
التيار الأمامي: يجب أن يكون أكبر من 1.5 مرة من الحد الأقصى لتيار الإخراج للسلسلة. على سبيل المثال، إذا كان الحد الأقصى لتيار الإخراج لسلسلة معينة هو 12A، فيجب أن يكون التيار الأمامي للصمام الثنائي المضاد للعكس أكبر من أو يساوي 18A؛
تصميم تبديد الحرارة: من الضروري مراعاة بيئة درجة الحرارة المرتفعة داخل صندوق الموحد (عادةً ما يصل إلى 60-80 درجة)، واختيار الوحدات ذات المقاومة الحرارية المنخفضة والمشتتات الحرارية. على سبيل المثال، المقاومة الحرارية لوحدة الصمام الثنائي المضاد للعكس هي 0.5 درجة / واط، والتي يمكن أن تقلل بشكل فعال من درجة حرارة الوصلة؛
انخفاض الجهد واستهلاك الطاقة: كلما انخفض انخفاض الجهد، زادت كفاءة النظام. يمكن أن يصل انخفاض الجهد في وحدات الصمام الثنائي المضاد للعكس الكهروضوئية إلى 1.0-1.5 فولت، مما يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 20% -30% مقارنة بالوحدات العادية (1.5-2 فولت).
5، حالة التطبيق العملي: مظهر نموذجي للقيمة التعاونية
الحالة 1: تحسين الثنائيات الالتفافية في محطة طاقة كهروضوئية بقدرة 50 ميجاوات
تم تصميم محطة الطاقة في الأصل باستخدام صمام ثنائي جانبي واحد لكل مكون، ولكن تم اكتشاف لاحقًا أن فقدان الطاقة لا يزال يصل إلى 15٪ عند إعاقة جزئيًا. من خلال اعتماد مخطط استخدام 3 صمامات ثنائية لكل مكون، يتم تقليل فقدان الطاقة إلى أقل من 5%، ويتم زيادة توليد الطاقة السنوي بحوالي 2%. في نفس الوقت، انخفضت درجة حرارة النقطة الساخنة من 120 درجة إلى 70 درجة، وانخفض معدل فشل المكونات بنسبة 40%.

الحالة 2: التعديل التحديثي المضاد للديود العكسي لمحطة طاقة كهروضوئية بقدرة 10 ميجاوات
لم تكن محطة الطاقة مجهزة في الأصل بثنائيات عكسية مضادة، وأدى التدفق العكسي الحالي بين السلسلة إلى فقدان 8٪ من كفاءة النظام، وتحدث 3-5 حوادث احتراق صندوق التوصيل كل عام. من خلال تركيب وحدات الصمام الثنائي المضاد للعكس الكهروضوئية في صندوق الموحد، يتم تحسين كفاءة النظام بنسبة 5%، ويتم تقليل معدل فشل صندوق التوصيل إلى الصفر، ويتم تقليل تكاليف التشغيل والصيانة بنسبة 30%.