مجموعة الخلايا الشمسية: الصمام الثنائي المضاد للعكس والصمام الثنائي الالتفافي

في المصفوفة المربعة للخلايا الشمسية، يعد الصمام الثنائي جهازًا شائعًا جدًا.الثنائيات شائعة الاستخدام هي في الأساس ثنائيات مقوم السيليكون.عند الاختيار، اترك هامشًا في المواصفات لمنع حدوث أي ضرر.بشكل عام، يجب أن يكون جهد الانهيار العكسي والحد الأقصى لتيار التشغيل أكثر من ضعف الحد الأقصى لجهد التشغيل وتيار التشغيل.تنقسم الثنائيات بشكل أساسي إلى فئتين في أنظمة توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

1. الصمام الثنائي المضاد للعكس (المضاد للارتجاع).

إحدى وظائف الالصمام الثنائي المضاد للعكسالهدف هو منع عكس تيار البطارية من وحدة الخلايا الشمسية أو المصفوفة المربعة إلى الوحدة أو المصفوفة المربعة عندما لا تولد الكهرباء، الأمر الذي لا يستهلك الطاقة فحسب، بل يتسبب أيضًا في تعطل الوحدة أو المصفوفة المربعة تسخن أو حتى تتعرض للتلف؛الوظيفة الثانية هي منع تدفق التيار بين فروع المصفوفة المربعة في مصفوفة البطارية. وذلك لأن جهد الخرج لكل فرع في السلسلة لا يمكن أن يكون متساويًا تمامًا، فهناك دائمًا فرق بين الجهد العالي والمنخفض كل فرع، أو يتم تقليل جهد الخرج للفرع بسبب خطأ أو تظليل الظل، وسوف يتدفق تيار فرع الجهد العالي إلى فرع الجهد المنخفض، أو حتى سيتم تقليل جهد الخرج للمصفوفة المربعة الإجمالية.يمكن تجنب هذه الظاهرة عن طريق توصيل الثنائيات المضادة للشحن العكسي على التوالي في كل فرع.
في نظام توليد الطاقة الكهروضوئية المستقل، تم توصيل بعض دوائر التحكم الكهروضوئية بثنائيات الشحن المضادة للعكس، أي عندما تكون وحدة التحكم لديها وظيفة الشحن المضاد للعكس، لا يلزم توصيل خرج المكون بالصمام الثنائي.
يحتوي الصمام الثنائي المضاد للعكس على انخفاض في الجهد الأمامي، وسيكون هناك استهلاك معين للطاقة عند توصيله على التوالي في الدائرة.يبلغ انخفاض الجهد في الصمام الثنائي لمقوم السيليكون المستخدم بشكل عام حوالي 0.7 فولت، ويمكن أن يصل الأنبوب عالي الطاقة إلى 1 ~ 20.3 فولت، ولكن جهد التحمل والطاقة صغير، ومناسب للتطبيقات منخفضة الطاقة.

يجب أن تتمتع الثنائيات الكهروضوئية المضادة للعكس بالخصائص التالية:

1. الجهد العالي: يحتاج بشكل عام إلى تجاوز 1500 فولت، لأن الحد الأقصى للمصفوفة الكهروضوئية سيصل أو يتجاوز 1000 فولت.

2. استهلاك منخفض للطاقة، أي المقاومة المستمرة (المقاومة الداخلية صغيرة قدر الإمكان، عادة أقل من 0.8~0.9 فولت): نظرًا لأن النظام الكهروضوئي يحتاج إلى الحفاظ على الكفاءة العالية للنظام بأكمله، فإن الطاقة يجب أن يكون استهلاك الصمام الثنائي المضاد للعكس في صندوق الموحد صغيرًا قدر الإمكان.

3. قدرة جيدة على تبديد الحرارة (مطلوب مقاومة حرارية منخفضة وتبديد جيد للحرارة): نظرًا لأن بيئة العمل لصندوق الدمج الكهروضوئي عادة ما تكون سيئة، فإن الصمام الثنائي المضاد للعكس يحتاج إلى قدرة جيدة على تبديد الحرارة، وعادةً ما يحتاج أيضًا إلى النظر في الظروف المناخية مثل جوبي والهضبة.

2. تجاوز الصمام الثنائي

عندما يكون هناك المزيد من وحدات الخلايا الشمسية المتصلة على التوالي لتكوين مصفوفة خلايا مربعة أو فرع من مصفوفة خلايا مربعة، يجب توصيل صمام ثنائي (أو 2~3) بالتوازي العكسي عند أطراف الخرج الموجبة والسالبة لكل بطارية لوحة.تسمى الثنائيات المتصلة بالتوازي عند طرفي المكون بالثنائيات الالتفافية.
تتمثل وظيفة الصمام الثنائي الالتفافي في منع تظليل مكون معين في المصفوفة المربعة أو جزء معين من المكون أو تعطله لإيقاف توليد الطاقة.سيتم تشكيل انحياز أمامي عند طرفي الصمام الثنائي الالتفافي المكون لجعل الصمام الثنائي يسلك.يتجاوز تيار عمل السلسلة المكون المعيب ويتدفق عبر الصمام الثنائي، مما لا يؤثر على توليد الطاقة للمكونات العادية الأخرى.وفي الوقت نفسه، فإنه يحمي أيضًا المكون الذي تم تجاوزه من التلف بسبب الانحياز الأمامي العالي أو التسخين بسبب "تأثير النقطة الساخنة".
يتم تثبيت الثنائيات الالتفافية بشكل عام مباشرة في صندوق التوصيل.وفقًا لقوة المكونات وعدد سلاسل خلايا البطارية، يتم تثبيت 1 إلى 3 صمامات ثنائية.
الثنائيات الالتفافية ليست مطلوبة في أي حالة.عند استخدام المكونات بمفردها أو بالتوازي، فإنها لا تحتاج إلى توصيلها بالصمام الثنائي.في المناسبات التي يكون فيها عدد المكونات في السلسلة صغيرًا وبيئة العمل جيدة، من الممكن أيضًا مراعاة عدم استخدام الصمام الثنائي الالتفافي.

مبدأ دائرة حماية الصمام الثنائي

الوظيفة الأكثر شيوعًا للديود هي السماح للتيار بالمرور في اتجاه واحد فقط (يسمى التحيز الأمامي) والحجب في الاتجاه العكسي (يسمى التحيز العكسي).

عندما يتم إنشاء انحياز الجهد الأمامي، فإن القمع المتبادل للمجال الكهربائي الخارجي والمجال الكهربائي المدمج يزيد من تيار انتشار الموجات الحاملة ويسبب التيار الأمامي (أي سبب التوصيل الكهربائي).

عندما يتم إنشاء انحياز الجهد العكسي، يتم تعزيز المجال الكهربائي الخارجي والمجال الكهربائي المدمج بشكل أكبر، مما يشكل تيار تشبع عكسي I0 لا علاقة له بجهد الانحياز العكسي في نطاق جهد عكسي معين (وهذا هو السبب لعدم الموصلية).

عندما يكون هناك انحياز للجهد العكسي في الخارج، يتم تعزيز المجال الكهربائي الخارجي والمجال الكهربائي المدمج بشكل أكبر، مما يشكل تيار تشبع عكسي I0 مستقل عن قيمة جهد الانحياز العكسي ضمن نطاق جهد عكسي معين.