כיצד לשפר את יעילות התיקון של מערכות כוח רוח באמצעות דיודות?

一, חדשנות חומרית: מעבר ביצועים של דיודות מוליכים למחצה רחבים
1. דיודות סיליקון קרביד (SiC): מהפכת יעילות בתרחישי-תדר גבוה
בממירי כוח רוח ימיים, לדיודות מסורתיות מבוססות סיליקון- יש זמן התאוששות הפוך של עד 50-100ns, וכתוצאה מכך הפסדי מתגים מהווים יותר מ-30%. דיודת GaN HEMT של Cree, עם מאפיין התאוששות לאחור מהיר במיוחד (Trr<10ns), reduces reverse recovery loss by 90% at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. Taking Siemens Gamesa 8MW offshore wind turbine as an example, after replacing traditional modular multilevel rectifier valves with SiC diode flexible rectifier valves, the volume of the converter station is reduced by 80%, the weight is reduced by 65%, the transmission loss is reduced by 20%, and the annual power generation is increased by 1.2%.

2. דיודת שוטקי: כלי רב עוצמה להפחתת הצריכה בתרחישי מתח נמוך וזרם גבוה
עבור מערכות שיפוע של טורבינות רוח יבשתיות, דיודות Schottky הפכו לבחירה המועדפת לאופטימיזציה של יעילות התיקון בשל מפל מתח ההולכה הנמוך במיוחד של 0.15-0.3V שלהן. בטרנספורמציה של ספק הכוח של יחידת ה-Pitch של 2.5MW של Goldwind Technology, נעשה שימוש בדיודה SB580 Schottky (Vf)= 0.2V@5A )החלף מסורתית 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A )אובדן התיקון הופחת מ-24W ל-6W, קצב העלייה השנתי של המערכת ל-45 מעלות, קצב העלייה השנתי של המערכת היה 8 מעלות. ירד ב-76%.

2, חדשנות טופולוגיה: מבנה מרובה-מפלסים פותר את הבעיה של מתח גבוה וזרם גבוה
1. דיודה מהודקת מיישר שלוש-מפלסים
במערכת כוח רוח של מגנט קבוע עם הנעה ישירה, מיישר תלת-מהדק של דיודה משיג פלט AC של שלוש-רמות AC (Udc/2, 0, - Udc/2) באמצעות 27 שילובי מצבי מתג של 12 התקני מיתוג מתח. אם לוקחים את יחידת ה-5MW של Yuanjing Energy כדוגמה, טופולוגיה זו מפחיתה את ה-THD של זרם צד הרשת מ-15% ל-3%, מרחיבה את טווח מקדם ההספק המתכוונן ל-±0.99 ומגדילה את קיבולת המערכת ב-40%. עם זאת, יש לפתור את הבעיה של מתח לא אחיד של דיודות מהדקות. על ידי שימוש בתכנון מקביל של קבלים מחלקי מתח ונגדי השוואת מתח, ניתן לשלוט בסטיית המתח בתוך 5%.

2. מדורג H-ממיר רב רמות גשר
עבור תרחיש העברת כוח הרוח במתח גבוה במיוחד, טופולוגיית הגשר H-המדורגת משיגה פלט ברמת M=2N+1 על ידי חיבור יחידות NH בסדרות. בפרויקט זרם ישר במתח גבוה של ± 800kV Wudongdet-, השימוש בממירים מדורגים של שבע רמות מפחית את מתח העמידות של התקן בודד מ-1600V ל-650V, מגדיל את תדר המיתוג המקביל ל-10kHz, מפחית את קצב העיוות ההרמוני (THDu) ב-125% ליעילות השידור ב-12.5%. נקודות.

3, שיתוף פעולה בניהול תרמי: בקרת טמפרטורה מרמת הרכיב לרמת המערכת
1. 3טכנולוגיית אריזה D: פריצת צוואר הבקבוק של פיזור החום
מודול SiC מהדור הרביעי של ROHM מאמץ עיצוב פיזור חום דו-צדדי-, מפחית את ההתנגדות התרמית מ-10K/W ל-2K/W ומשיג צפיפות הספק של למעלה מ-100kW/L. במערכת אחסון האנרגיה BYD Cube, טכנולוגיית קירור נוזלי מייצבת את טמפרטורת הפעולה של הדיודה מתחת ל-45 מעלות, מפחיתה את זרם הדליפה ההפוכה ב-78% בהשוואה לפתרון מקורר האוויר-, ומאריכה את חיי המערכת ל-15 שנים.

2. חיזוי ותחזוקה של תאומים דיגיטליים
פלטפורמת Siemens MindSphere יכולה לחזות את הסיכון לכשל תרמי של דיודה 48 שעות מראש באמצעות מערכת-שקף בזמן אמת. בתחנת כוח משותפת לאגירת אנרגיה בצ'ינגהאי, הפלטפורמה שיפרה את הדיוק של חיזוי תקלות ל-92% והפחיתה את זמן ההשבתה הבלתי מתוכנן ב-85% על ידי ניתוח נתונים של למעלה מ-2000 חיישני טמפרטורה.

4, אופטימיזציה ברמת המערכת: שיתוף פעולה מושכל של אחסון אנרגיה היברידי וחלוקת חשמל
1. סוללת ליתיום אחסון אנרגיה היברידי קבל-על
בתרחיש של דיכוי תנודות כוח הרוח, מערכת אחסון אנרגיה היברידית עם בידוד דיודות יכולה להשיג הקצאת כוח מדויקת. כאשר קצב תנודת ההספק עולה על 5%, קבל-העל נטען ונפרק במהירות דרך הדיודה, ומדכא את קצב התנודות עד ל-2%; סוללות ליתיום מווסתות לאט בקצב של 0.1C כדי להבטיח שה-SOC נשמר בטווח הבטוח של 20% -80%. על פי נתונים מפלטפורמת Huawei Digital Power, פתרון זה העלה את שיעור התאימות של הערכת חיבור חוות רוח מ-78% ל-99%.

2. צימוד תרמי לאחסון אנרגיה סולארית רוח
בפרויקט הכוח התרמי הפוטו-וולטאי Gonghe בצ'ינגהאי, סוללת הליתיום מחוממת על ידי החום השיורי של התא האלקטרוליטי, מה שמפחית את קצב פירוק הקיבולת של הסוללה מ-30% ל-5% בתנאי טמפרטורה נמוכים בחורף. במקביל, צינור הקירור הנוזלי של המודול הפוטו-וולטאי חולק נוזל קירור עם מעגל השמן של תיבת הילוכים של טורבינת הרוח, משיג ניצול מפל אנרגיה ושיפור היעילות הכוללת של המערכת ב-8.2%.