Hogyan javítható a szélenergia rendszerek egyenirányítási hatékonysága diódákon keresztül?

一, Anyaginnováció: Szélessávú félvezető diódák teljesítményátmenete
1. Szilícium-karbid (SiC) diódák: hatékonysági forradalom a nagy-frekvenciás forgatókönyvekben
A tengeri szélenergia-átalakítókban a hagyományos szilícium-alapú diódák fordított visszaállási ideje akár 50-100 n, így a kapcsolási veszteségek több mint 30%-ot tesznek ki. Cree's GaN HEMT dióda, ultragyors fordított helyreállítási karakterisztikával (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. Schottky-dióda: hatékony eszköz a fogyasztás csökkentésére alacsony feszültségű és nagyáramú forgatókönyvek esetén
A szárazföldi szélturbina-rendszereknél a Schottky-diódák váltak az előnyben részesített választási lehetőséggé az egyenirányítási hatékonyság optimalizálására, köszönhetően rendkívül alacsony, 0,15–0,3 V-os vezetési feszültségesésüknek. A Goldwind Technology 2,5 MW-os egységnyi hangmagasságú tápegységének átalakítása során SB580 Schottky diódát (Vf) használnak= 0.2V@5A )Hagyományos 1N5408 (Vf) cseréje= 0.8V@3A )Az egyenirányítási veszteség 24W-ról 6W-ra csökkent, a rendszerhőmérséklet évi 8 fokról 5 fokra emelkedett. 76%-kal csökkent.

2. Topológiai innováció: a több-szintű szerkezet megoldja a nagyfeszültség és a nagyáram problémáját
1. Dióda rögzítésű három-szintű egyenirányító
A közvetlen meghajtású állandó mágneses szélenergia-rendszerben egy diódával rögzített három-szintű egyenirányító három-szintű váltakozó áramú kimenetet (Udc/2, 0, - Udc/2) 12 teljesítménykapcsoló eszköz 27 kapcsolóállapot-kombinációján keresztül ér el. A Yuanjing Energy 5 MW-os egységét példának vesszük, ez a topológia 15%-ról 3%-ra csökkenti a hálózatoldali áram THD-jét, ± 0,99-re bővíti a teljesítménytényező állítható tartományát, és 40%-kal növeli a rendszer kapacitását. Meg kell azonban oldani a szorítódiódák egyenetlen feszültségének problémáját. A feszültségosztó kondenzátorok és a feszültségkiegyenlítő ellenállások párhuzamos kialakításával a feszültségeltérés 5%-on belül szabályozható.

2. Cascade H-bridge többszintű konverter
Az ultra-nagyfeszültségű szélenergia-átviteli forgatókönyv esetén a kaszkádos H-híd topológia M=2N+1 szintű kimenetet ér el az NH egységek sorba kapcsolásával. A ± 800 kV-os Wudongdet nagyfeszültségű-egyenáramú projektben a kaszkádos hétszintű konverterek használata egyetlen eszköz ellenállási feszültségét 1600 V-ról 650 V-ra csökkenti, az egyenértékű kapcsolási frekvenciát 10 kHz-re növeli, a harmonikus torzítási arányt (THDu) 0,5 százalékponttal (THDu) 0,5 százalékponttal, 1,5 százalékponttal javítja.

3, Thermal Management Collaboration: Hőmérsékletszabályozás a komponensszinttől a rendszerszintig
1. 3D-csomagolási technológia: a hőelvezetés szűk keresztmetszetének áttörése
A ROHM negyedik generációs SiC modulja két-oldalas hőelvezetést alkalmaz, ami 10 K/W-ról 2 K/W-ra csökkenti a hőellenállást, és 100 kW/L feletti teljesítménysűrűséget ér el. A BYD Cube energiatároló rendszerben a folyadékhűtés technológia 45 fok alatt stabilizálja a dióda üzemi hőmérsékletét, 78%-kal csökkenti a fordított szivárgási áramot a léghűtéses megoldáshoz képest, és 15 évre növeli a rendszer élettartamát.

2. Digitális ikrek előrejelzése és fenntartása
A Siemens MindSphere platform egy valós idejű tükröző rendszeren keresztül 48 órával előre meg tudja jósolni a dióda hőhibájának kockázatát. A Qinghaiban található megosztott energiatároló erőműben a platform 92%-ra javította a hiba-előrejelzés pontosságát, és 85%-kal csökkentette a nem tervezett állásidőt több mint 2000 hőmérséklet-érzékelő adatainak elemzésével.

4, Rendszerszintű optimalizálás: a hibrid energiatárolás és energiaelosztás intelligens együttműködése
1. Lítium akkumulátor szuperkondenzátor hibrid energiatároló
A szélenergia-ingadozások elnyomásának forgatókönyve szerint a dióda leválasztású hibrid energiatároló rendszerrel precíz teljesítményallokáció érhető el. Ha a teljesítmény ingadozási ráta meghaladja az 5%-ot, a szuperkondenzátor gyorsan töltődik és kisül a diódán keresztül, 2%-on belül elnyomva az ingadozási rátát; A lítium akkumulátorok lassan, 0,1 C-on szabályozzák, hogy az SOC a biztonságos 20% és 80% közötti tartományban maradjon. A Huawei Digital Power platform adatai szerint ez a megoldás 78%-ról 99%-ra növelte a szélerőmű-hálózati csatlakozás értékelésének megfelelőségét.

2. Integrált szél-napenergia-tároló hőcsatlakozás
A Qinghai-i Gonghe fotovoltaikus hőenergia projektben a lítium akkumulátort az elektrolit cella maradékhője melegíti fel, így télen alacsony hőmérsékleten 30%-ról 5%-ra csökkenti az akkumulátor kapacitásromlását. Ugyanakkor a fotovoltaikus modul folyadékhűtő csővezetéke megosztja a hűtőfolyadékot a szélturbina sebességváltójának olajkörével, ezáltal energiakaszkád hasznosítást ér el, és 8,2%-kal javítja a rendszer általános hatékonyságát.