מערך תאים סולאריים: דיודה נגד הפוך ודיודה עוקפת

במערך ריבועי התאים הסולאריים, הדיודה היא מכשיר נפוץ מאוד.הדיודות הנפוצות הן בעצם דיודות מיישר סיליקון.בעת הבחירה, השאר שוליים במפרטים כדי למנוע נזקי תקלה.בדרך כלל, מתח השיא ההפוך וזרם ההפעלה המרבי חייבים להיות יותר מפי שניים ממתח ההפעלה וזרם ההפעלה המרביים.דיודות מחולקות בעיקר לשתי קטגוריות במערכות ייצור חשמל פוטו-וולטאיות סולאריות.

1. דיודה נגד היפוך (אנטי זרימה חוזרת).

אחת הפונקציות של הדיודה נגד הפוךהיא למנוע מהזרם של הסוללה ממודול התא הסולארי או מהמערך המרובע להתהפך למודול או למערך הריבועי כאשר הוא אינו מייצר חשמל, אשר לא רק צורך אנרגיה, אלא גם גורם למודול או למערך הריבועי להתחמם או אפילו להינזק;הפונקציה השנייה היא למנוע את זרימת הזרם בין הענפים של המערך המרובע במערך הסוללות. הסיבה לכך היא שמתח המוצא של כל ענף בסדרה לא יכול להיות שווה לחלוטין, תמיד יש הבדל בין המתח הגבוה והנמוך של כל ענף, או מתח המוצא של ענף מופחת עקב תקלה או הצללת צל, והזרם של ענף המתח הגבוה יזרום לענף המתח הנמוך, או אפילו מתח המוצא של המערך הריבועי הכולל יופחת.ניתן למנוע תופעה זו על ידי חיבור דיודות נגד טעינה הפוכה בסדרה בכל ענף.
במערכת ייצור החשמל הפוטו-וולטאית העצמאית, חלק ממעגלי הבקר הפוטו-וולטאיים חוברו לדיודות טעינה אנטי הפוכה, כלומר, כאשר לבקר יש את פונקציית הטעינה האנטי-הפוכה, אין צורך לחבר את יציאת הרכיבים לדיודה.
לדיודה נגד הפוך יש ירידת מתח קדימה, ותהיה צריכת חשמל מסוימת בחיבור בסדרה במעגל.נפילת המתח של דיודת מיישר הסיליקון המשמשת בדרך כלל היא בערך 0.7V, והצינור בעל ההספק הגבוה יכול להגיע ל-1~20.3V, אך עמידה במתח וההספק קטן, מתאים ליישומים בהספק נמוך.

דיודות נגד היפוך PV צריכות להיות בעלות המאפיינים הבאים:

1. מתח גבוה: בדרך כלל צריך לעלות על 1500V, כי המערך הפוטו-וולטאי המרבי יגיע או יעלה על 1000V.

2. צריכת חשמל נמוכה, כלומר, התנגדות ההפעלה (עכבת המצב קטנה ככל האפשר, בדרך כלל פחות מ-0.8~0.9V): מכיוון שהמערכת הפוטו-וולטאית צריכה לשמור על היעילות הגבוהה של המערכת כולה, ההספק צריכה של דיודה נגד הפוך בקופסת המשלב צריכה להיות קטנה ככל האפשר.

3. יכולת פיזור חום טובה (נדרשת התנגדות תרמית נמוכה ופיזור חום טוב): מכיוון שסביבת העבודה של קופסת המשלב הפוטו-וולטאית היא בדרך כלל גרועה, הדיודה האנטי-הפוכה צריכה להיות בעלת יכולת פיזור חום טובה, ובדרך כלל גם צריכה קחו בחשבון את תנאי האקלים כמו גובי והרמה.

2. דיודה עוקפת

כאשר ישנם יותר מודולים של תאים סולאריים המחוברים בסדרה ליצירת מערך תאים מרובע או ענף של מערך תאים מרובע, יש לחבר דיודה אחת (או 2~3) במקביל הפוך במסוף המוצא החיובי והשלילי של כל סוללה. לוּחַ.הדיודות המחוברות במקביל בשני קצוות הרכיב נקראות דיודות עוקפות.
תפקידה של דיודת המעקף הוא למנוע ממרכיב מסוים במערך המרובע או מחלק מסוים של הרכיב להיות מוצל או תקלה כדי לעצור את ייצור החשמל.הטיה קדימה תיווצר בשני הקצוות של דיודה עוקפת הרכיב כדי לגרום לדיודה להתנהל.זרם העבודה של המיתר עוקף את הרכיב הפגום וזרם דרך הדיודה, דבר שאינו משפיע על ייצור החשמל של רכיבים רגילים אחרים.במקביל, הוא גם מגן על הרכיב העוקף מפני פגיעה בהטיה גבוהה קדימה או חימום עקב "אפקט הנקודה החמה".
דיודות מעקפים מותקנות בדרך כלל ישירות בתיבת החיבורים.לפי עוצמת הרכיבים ומספר מחרוזות תאי הסוללה, מותקנות 1 עד 3 דיודות.
דיודות מעקף אינן נדרשות בשום מצב.כאשר משתמשים ברכיבים לבד או במקביל, אין צורך לחבר אותם לדיודה.במקרים בהם מספר הרכיבים בסדרה קטן וסביבת העבודה טובה, ניתן גם לשקול לא להשתמש בדיודה עוקפת.

עקרון מעגל הגנת הדיודה

התפקיד הנפוץ ביותר של דיודה הוא לאפשר לזרם לעבור רק בכיוון בודד (הנקרא הטיה קדימה) ולחסום בכיוון ההפוך (נקרא הטיה לאחור).

כאשר נוצרת הטיית מתח קדימה, הדיכוי ההדדי של השדה החשמלי החיצוני והשדה החשמלי שנבנה מעצמו מגביר את זרם הדיפוזיה של הנשאים וגורם לזרם קדימה (כלומר, הגורם להולכה חשמלית).

כאשר נוצרת הטיית מתח הפוך, השדה החשמלי החיצוני והשדה החשמלי שנבנה בעצמו מתחזקים עוד יותר, ויוצרים זרם רוויה הפוך I0 שאין לו שום קשר למתח ההטיה ההפוכה בטווח מתח הפוך מסוים (זו הסיבה לאי מוליכות).

כאשר יש הטיית מתח הפוך בחוץ, השדה החשמלי החיצוני והשדה החשמלי שנבנה בעצמו מתחזקים עוד יותר, ויוצרים זרם רוויה הפוך I0 שאינו תלוי בערך מתח ההטיה ההפוכה בטווח מתח הפוך מסוים.