כיצד לקבוע אם הדיודות במערכת אנרגיה סולארית פגומות?

一, תפקיד הליבה וסיכון התקלות של דיודות במערכות אנרגיה סולארית
סוגים ותפקודים של דיודות
דיודה עוקפת: מחוברת במקביל בשני הקצוות של מחרוזת הסוללה, מספקת נתיב חלופי לזרם כאשר חלק מתאי הסוללה חסומים או נכשלים, הימנעות מאפקט ספוט תרמי (נזק קבוע לתאי הסוללה שנגרם כתוצאה מהתחממות יתר מקומית).
דיודת טעינה אנטי הפוכה: מחוברת בסדרה בין המערך הפוטו-וולטאי לבקר, היא מונעת מחבילת הסוללות להתרוקן הפוך דרך הפאנל הפוטו-וולטאי בלילה או בימי גשם, ומגינה על חיי הסוללה.
דיודת חסימה: משמשת במערכות מקבילות מרובות סדרות כדי למנוע זרימת זרם חזרה לסדרת הספק- נמוכה, מה שמבטיח פעולה עצמאית של כל סדרה.
השלכות אופייניות של נזק לדיודה
אפקט נקודת החום מתגבר: לאחר כשל בדיודה המעקפת, תאי הסוללה החסומים ממשיכים לעמוד במתח הפוך, והטמפרטורה עלולה לעלות למעל 200 מעלות, מה שמוביל להזדקנות חומר האריזה ואף להצתה.
ירידה בייצור החשמל של המערכת: קצר חשמלי של דיודה נגד טעינה הפוכה עלול לגרום לסוללה להתרוקן בלילה, וכתוצאה מכך לאובדן יומי של עד 5% -10% מהחשמל.
סיכון לנזק לציוד: חסימת התמוטטות דיודה עלולה לגרום למחזור בין המיתרים, שריפת מחברים או כבלים.
2, ביטוי ויזואלי ושיפוט ראשוני של נזקי דיודה
1. זיהוי חריגות במראה החיצוני
סימני שחיקה: פני השטח של דיודה רגילה חלקים, אך לאחר נזק עלולים להופיע סימני צריבה שחורים, סדקים או התכת סיכות (כמתואר באיור 1). לדוגמה, מערכת פוטו-וולטאית של 5 קילוואט חוותה סימני התפחה במחבר עקב התמוטטות דיודה המעקפת.
עיוות אריזה: טמפרטורה גבוהה גורמת להתרחבות של שרף אפוקסי או אריזות פלסטיק, הנראה בדרך כלל בתרחישי עומס יתר או קצר חשמלי-לטווח ארוך.
שינוי צבע: דיודות חומר סיליקון ישתנו משחור ללבן אפור בטמפרטורות גבוהות, אותן ניתן לזהות על ידי השוואת רכיבים מאותה אצווה.
2 חריגות בביצועי המערכת
מתח מיתר לא מאוזן: השתמש במולטימטר כדי למדוד את מתח המעגל הפתוח של כל מיתר. אם המתח של מיתר אחד נמוך משמעותית מזה של מיתרים אחרים (כגון נמוך יותר מ-10% מהערך המדורג), ייתכן שהדבר נובע מכשל בהולכה של דיודה עוקפת.
Nighttime current backflow: In the absence of light, use a clamp ammeter to detect the output terminal of the photovoltaic array. If there is a reverse current (>0.1A), זה מציין שדיודת הטעינה האנטי הפוכה קצרה.
חימום חריג: מכשיר ההדמיה התרמי האינפרא אדום מזהה את טמפרטורת פני השטח של הדיודה. טמפרטורת ההפעלה הרגילה צריכה להיות מתחת ל-85 מעלות. אם הטמפרטורה המקומית עולה על 120 מעלות, יש לעצור את המכונה מיד לבדיקה.
3, שיטות זיהוי מקצועיות עבור נזקי דיודה
1 זיהוי לא מקוון (הפסקת חשמל במערכת)
בדיקת נפילת לחץ חיובית:
הגדר את המולטימטר למצב דיודה (או מצב 2V DC).
חבר את הקוטב החיובי לאנודה של הדיודה ואת הקוטב השלילי לקתודה, ורשום את מפל המתח קדימה (VF).
Normal silicon diode VF should be 0.5-0.7V, and Schottky diode VF should be 0.2-0.4V. If VF>1V או מציג OL (מעגל פתוח), זה מציין שהדיודה היא במעגל פתוח; אם VF<0.1V, there may be a short circuit caused by breakdown.
בדיקת זרם דליפה הפוכה:
השתמש במולטימטר -בדיוק גבוה (כגון Fluke 87V) בטווח μA.
חברו את הדיודה לאחור (כשהקוטב החיובי מחובר לקתודה והקוטב השלילי מחובר לאנודה) והפעילו מתח הפוך (כגון 20V).
זרם הדליפה ההפוכה הרגיל של דיודה צריך להיות פחות מ-1 מיקרומטר A. אם הוא גדול מ-10 מיקרומטר A, זה מצביע על ירידה בביצועי הבידוד.
2 זיהוי מקוון (מופעל במערכת)
ניטור זרם דינמי:
השתמש באוסילוסקופ כדי ללכוד את צורת גל המתח על פני הדיודה.
דיודת המעקף הרגילה נמצאת במצב ניתוק הפוך כאשר המיתר תקין, והמתח קרוב למתח המעגל הפתוח של המיתר; כאשר המיתר חסום, הדיודה מתנהלת בכיוון קדימה והמתח יורד לסביבות VF.
אם צורת הגל מציגה הולכה רציפה קדימה או תנודות זרם דליפה לאחור, זה מצביע על סחיפה של פרמטר דיודה.
מיקום הדמיה תרמית אינפרא אדום:
סרוק את אזור הדיודה באמצעות מצלמת תרמית אינפרא אדום כאשר יש מספיק אור שמש.
טמפרטורת הדיודה הרגילה צריכה להיות קרובה לרכיבים שמסביב. אם הטמפרטורה המקומית גבוהה מ-20 מעלות, היא עלולה לגרום להתחממות יתר עקב אובדן הולכה מוגבר.
4, ניתוח שורש ואמצעי מניעה של נזק לדיודה
1 סיבות נפוצות לנזק
נחשול מתח יתר: פגיעות ברק או תנודות ברשת גורמים למתח ההפוך של הדיודה לחרוג מהערך המדורג (כגון כאשר ה-VRRM של 1N4007 הוא 1000V, נדרש מרווח של 20% לשימוש בפועל).
זרם יתר והתחממות יתר: התאמת מיתרים לא נכונה גורמת לדיודות מסוימות לשאת זרם מוגזם במשך זמן רב (כגון כאשר זרם התכנון הוא 10A, אך למעשה זורם 15A).
ליקויי ייצור: הלחמה וירטואלית או סדקי שבב בשכבת המתכת הפנימית של הדיודה, שקשה לזהות בשלב הראשוני ונכשלים בהדרגה לאחר הפעולה.
קורוזיה סביבתית: באזורי חוף או לחות גבוהה, חמצון של פיני דיודה מוביל להתנגדות מוגברת למגע ולהזדקנות מואצת עקב עליית טמפרטורה מקומית.
2 אסטרטגיות מניעה ותחזוקה
אופטימיזציה של בחירה:
הזרם הנקוב של דיודת המעקף צריך להיות גדול או שווה ל-1.25 פעמים מזרם המעגל הקצר- של המיתר, והמתח ההפוך צריך להיות גדול או שווה ל-1.5 פעמים מהמתח המרבי של המערכת.
יש לבחור בדיודה נגד טעינה הפוכה כסוג VF נמוך (כגון SB5100, VF=0.45V) כדי להפחית את צריכת החשמל בלילה.
מפרטי התקנה:
אורך חוט החיבור בין הדיודה למחרוזת הסוללה צריך להיות פחות מ-30 ס"מ כדי להפחית את השראות הטפילית.
The installation surface of the heat sink should be flat and coated with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m · K) כדי להבטיח התנגדות תרמית<1 ℃/W.
בדיקות רגילות:
סרוק דיודות מפתח עם מצלמת תרמית אינפרא אדום כל רבעון וקבע שיאי טמפרטורה.
Conduct offline testing once a year to replace components with VF deviation>10% או זרם דליפה חורג מהתקן.
5, מקרה מבחן: פתרון בעיות של תקלות דיודות במערכת פוטו-וולטאית של 10kW
1. תופעת תקלות
לאחר 3 שנים של פעילות המערכת, ייצור החשמל ירד ב-15% בהשוואה לאותה תקופה, ומתח ערכת הסוללות בלילה ירד מ-51.2V ל-49.8V.

2. תהליך חקירה
בדיקת מראה: נמצא כי אריזת דיודת המעקף במחרוזת 2 בולטת מעט, והיו סימני חמצון על הפינים.
בדיקות לא מקוונות:
בדיקת נפילת המתח לפנים מראה VF=1.2V (ערך נורמלי 0.6V), מה שמצביע על עלייה בהתנגדות.
בדיקת זרם הדליפה ההפוכה היא 5 מיקרומטר A (ערך תקין<1 μ A), and the insulation performance decreases.
אימות ברמת המערכת:
לאחר החלפת הדיודה הפגומה, המתח של מיתר 2 חזר לאותה רמה כמו המיתרים האחרים (36.5V).
בלילה, המתח של ערכת הסוללות נשאר יציב על 51.0V, וייצור החשמל גדל ל-98% מערך התכנון.
ניתוח סיבת השורש
בחירה לא נכונה: הזרם הנקוב המקורי של הדיודה היה 8A, אך זרם המעגל הקצר בפועל של המיתר הגיע ל-10A, מה שהאיץ את ההזדקנות עקב עומס יתר לטווח ארוך.-
פיזור חום לא מספיק: לא מותקן גוף קירור, טמפרטורת צומת דיודה עולה על 125 מעלות למשך זמן רב.