آرایه سلول خورشیدی: دیود ضد معکوس و دیود بای پس

در آرایه مربع سلول خورشیدی، دیود یک دستگاه بسیار رایج است.دیودهای رایج مورد استفاده اساساً دیودهای یکسو کننده سیلیکونی هستند.هنگام انتخاب، حاشیه ای در مشخصات بگذارید تا از آسیب خرابی جلوگیری شود.به طور کلی، ولتاژ شکست پیک معکوس و حداکثر جریان عملیاتی باید بیش از دو برابر حداکثر ولتاژ کاری و جریان عملیاتی باشد.دیودها در سیستم های تولید برق فتوولتائیک خورشیدی عمدتاً به دو دسته تقسیم می شوند.

1. دیود ضد معکوس (Anti-Backflow).

یکی از عملکردهایدیود ضد معکوسجلوگیری از برگشت جریان باتری از ماژول سلول خورشیدی یا آرایه مربعی به ماژول یا آرایه مربع در زمانی که برق تولید نمی کند، که نه تنها انرژی مصرف می کند، بلکه باعث می شود ماژول یا آرایه مربعی گرم شود یا حتی آسیب ببیند.عملکرد دوم جلوگیری از جریان جریان بین شاخه های آرایه مربعی در آرایه باتری است. این به این دلیل است که ولتاژ خروجی هر شاخه به صورت سری نمی تواند مطلقاً برابر باشد، همیشه بین ولتاژ بالا و پایین اختلاف وجود دارد. هر شاخه یا ولتاژ خروجی یک انشعاب به دلیل خطا یا سایه سایه کاهش می یابد و جریان انشعاب فشار قوی به شاخه فشار ضعیف می رسد یا حتی ولتاژ خروجی کل آرایه مربع کاهش می یابد.با اتصال دیودهای ضد شارژ معکوس به صورت سری در هر شاخه می توان از این پدیده جلوگیری کرد.
در سیستم تولید برق مستقل فتوولتائیک، برخی از مدارهای کنترل کننده فتوولتائیک به دیودهای ضد شارژ معکوس متصل شده اند، یعنی زمانی که کنترلر دارای عملکرد ضد شارژ معکوس است، خروجی قطعه نیازی به اتصال به دیود ندارد.
دیود ضد معکوس دارای افت ولتاژ رو به جلو است و در صورت اتصال سری در مدار مصرف برق مشخصی وجود خواهد داشت.افت ولتاژ دیود یکسو کننده سیلیکونی که به طور کلی استفاده می شود حدود 0.7 ولت است و لوله پرقدرت می تواند به 1 تا 20.3 ولت برسد، اما ولتاژ مقاومت و قدرت آن کوچک است و برای کاربردهای کم مصرف مناسب است.

دیودهای ضد معکوس PV باید ویژگی های زیر را داشته باشند:

1. ولتاژ بالا: معمولاً باید از 1500 ولت تجاوز کند، زیرا حداکثر آرایه فتوولتائیک به 1000 ولت یا بیشتر خواهد رسید.

2. مصرف برق کم، یعنی مقاومت روشن (امپدانس در حالت تا حد امکان کوچک است، معمولاً کمتر از 0.8 ~ 0.9 ولت): از آنجایی که سیستم فتوولتائیک نیاز به حفظ راندمان بالای کل سیستم دارد، قدرت مصرف دیود ضد معکوس در جعبه ترکیب کننده باید تا حد امکان کم باشد.

3. ظرفیت اتلاف گرما خوب (مقاومت حرارتی کم و اتلاف گرمای خوب مورد نیاز است): از آنجایی که محیط کار جعبه ترکیب کننده فتوولتائیک معمولاً ضعیف است، دیود ضد معکوس باید ظرفیت اتلاف حرارت خوبی داشته باشد و معمولاً همچنین نیاز به شرایط آب و هوایی مانند گبی و فلات را در نظر بگیرید.

2. بای پس دیود

هنگامی که تعداد بیشتری ماژول سلول خورشیدی به صورت سری به هم متصل می شوند تا یک آرایه سلول مربعی یا شاخه ای از یک آرایه سلول مربعی ایجاد کنند، یک (یا 2 تا 3) دیود باید به صورت موازی معکوس در پایانه های خروجی مثبت و منفی هر باتری وصل شود. پانل.دیودهایی که به صورت موازی در هر دو انتهای قطعه متصل شده اند، دیودهای بای پس نامیده می شوند.
عملکرد دیود بای پس این است که از سایه افتادن یا خرابی یک جزء خاص در آرایه مربع یا قسمت خاصی از قطعه جلوگیری می کند تا تولید برق را متوقف کند.یک بایاس رو به جلو در هر دو انتهای دیود بای پس جزء تشکیل می شود تا دیود هدایت شود.جریان کار رشته، جزء معیوب را دور می زند و از طریق دیود جریان می یابد، که بر تولید برق سایر اجزای عادی تأثیر نمی گذارد.در عین حال، جزء بای پس شده را از آسیب دیدن در اثر بایاس رو به جلو یا گرمایش به دلیل "اثر نقطه داغ" محافظت می کند.
دیودهای بای پس به طور کلی مستقیماً در جعبه اتصال نصب می شوند.با توجه به توان قطعات و تعداد رشته های سلول باتری، 1 تا 3 دیود نصب می شود.
دیودهای بای پس در هیچ شرایطی مورد نیاز نیستند.هنگامی که قطعات به تنهایی یا به صورت موازی استفاده می شوند، نیازی به اتصال به دیود ندارند.برای مواردی که تعداد قطعات به صورت سری کم است و محیط کار مناسب است، می توان از دیود بای پس استفاده نکرد.

اصل مدار حفاظت دیود

رایج ترین عملکرد یک دیود این است که فقط اجازه می دهد جریان در یک جهت عبور کند (به نام بایاس رو به جلو) و در جهت معکوس مسدود شود (به نام بایاس معکوس).

هنگامی که یک بایاس ولتاژ رو به جلو ایجاد می شود، سرکوب متقابل میدان الکتریکی خارجی و میدان الکتریکی خودساخته، جریان انتشار حامل ها را افزایش می دهد و باعث جریان رو به جلو (یعنی علت هدایت الکتریکی) می شود.

هنگامی که یک بایاس ولتاژ معکوس ایجاد می شود، میدان الکتریکی خارجی و میدان الکتریکی خودساخته بیشتر تقویت می شوند و جریان اشباع معکوس I0 را تشکیل می دهند که هیچ ارتباطی با ولتاژ بایاس معکوس در یک محدوده ولتاژ معکوس خاص ندارد (به همین دلیل است. برای عدم رسانایی).

هنگامی که یک بایاس ولتاژ معکوس در خارج وجود دارد، میدان الکتریکی خارجی و میدان الکتریکی خودساخته بیشتر تقویت می‌شوند و جریان اشباع معکوس I0 را تشکیل می‌دهند که مستقل از مقدار ولتاژ بایاس معکوس در محدوده ولتاژ معکوس خاص است.