Układ ogniw słonecznych: dioda zapobiegająca cofaniu i dioda obejściowa

W kwadratowym układzie ogniw słonecznych dioda jest bardzo powszechnym urządzeniem.Powszechnie stosowane diody to w zasadzie krzemowe diody prostownicze.Przy wyborze zostaw margines w specyfikacji, aby zapobiec uszkodzeniom spowodowanym awarią.Ogólnie rzecz biorąc, szczytowe napięcie przebicia zwrotnego i maksymalny prąd roboczy muszą być ponad dwukrotnie większe od maksymalnego napięcia i prądu roboczego.Diody w fotowoltaicznych systemach wytwarzania energii dzielą się głównie na dwie kategorie.

1. Dioda zapobiegająca cofaniu

Jedna z funkcjidioda zapobiegająca cofaniuma na celu zapobieganie odwróceniu prądu akumulatora z modułu ogniw słonecznych lub układu kwadratowego do modułu lub układu kwadratowego, gdy nie wytwarzają one energii elektrycznej, co nie tylko zużywa energię, ale także powoduje, że moduł lub układ kwadratowy nagrzać się lub nawet ulec uszkodzeniu;Drugą funkcją jest zapobieganie przepływowi prądu pomiędzy gałęziami kwadratowego układu baterii. Dzieje się tak, ponieważ napięcie wyjściowe każdej gałęzi połączonej szeregowo nie może być całkowicie równe, zawsze istnieje różnica pomiędzy wysokim i niskim napięciem każdej gałęzi lub napięcie wyjściowe gałęzi zostanie zmniejszone z powodu uszkodzenia lub cieniowania, a prąd gałęzi wysokiego napięcia popłynie do gałęzi niskiego napięcia, lub nawet napięcie wyjściowe całego układu kwadratowego zostanie zmniejszone.Zjawiska tego można uniknąć łącząc szeregowo w każdej gałęzi diody zapobiegające ładowaniu wstecznemu.
W niezależnym systemie wytwarzania energii fotowoltaicznej część obwodów sterownika fotowoltaicznego została podłączona do diod przeciw ładowaniu wstecznemu, czyli gdy sterownik posiada funkcję przeciw ładowaniu zwrotnemu, wyjście komponentowe nie musi być podłączone do diody.
Dioda zapobiegająca cofaniu ma spadek napięcia w kierunku przewodzenia, a po podłączeniu szeregowym w obwodzie wystąpi pewien pobór mocy.Spadek napięcia na powszechnie stosowanej krzemowej diodzie prostowniczej wynosi około 0,7 V, a lampa dużej mocy może osiągnąć 1 ~ 20,3 V, ale jej napięcie wytrzymywane i moc są małe, odpowiednie do zastosowań o małej mocy.

Diody zapobiegające cofaniu PV muszą mieć następujące właściwości:

1. Wysokie napięcie: zazwyczaj musi przekraczać 1500 V, ponieważ maksymalna wartość układu fotowoltaicznego osiągnie lub przekroczy 1000 V.

2. Niski pobór mocy, czyli rezystancja włączenia (impedancja w stanie włączenia jest tak mała, jak to możliwe, zwykle mniejsza niż 0,8 ~ 0,9 V): Ponieważ system fotowoltaiczny musi utrzymywać wysoką wydajność całego systemu, moc pobór diody przeciw cofaniu w skrzynce połączeniowej powinien być jak najmniejszy.

3. Dobra zdolność odprowadzania ciepła (wymagany jest niski opór cieplny i dobre odprowadzanie ciepła): Ponieważ środowisko pracy skrzynki przyłączeniowej fotowoltaicznej jest zwykle złe, dioda zapobiegająca cofaniu musi mieć dobrą zdolność rozpraszania ciepła i zwykle musi również wziąć pod uwagę warunki klimatyczne, takie jak Gobi i płaskowyż.

2. Dioda obejściowa

Jeśli więcej modułów ogniw słonecznych jest połączonych szeregowo, tworząc kwadratowy układ ogniw lub odgałęzienie kwadratowego układu ogniw, jedną (lub 2 ~ 3) diody należy podłączyć odwrotnie równolegle na dodatnich i ujemnych zaciskach wyjściowych każdego akumulatora płyta.Diody połączone równolegle na obu końcach elementu nazywane są diodami bocznikującymi.
Funkcja diody obejściowej polega na zapobieganiu zacienieniu lub nieprawidłowemu działaniu określonego elementu w układzie kwadratowym lub określonej części komponentu, w celu zatrzymania wytwarzania energii.Na obu końcach diody obejściowej komponentu powstanie polaryzacja w kierunku przewodzenia, aby dioda przewodziła.Prąd roboczy stringu omija uszkodzony element i przepływa przez diodę, co nie wpływa na wytwarzanie energii przez inne normalne komponenty.Jednocześnie chroni pomijany komponent przed uszkodzeniem w wyniku dużego odchylenia do przodu lub nagrzania w wyniku „efektu gorącego punktu”.
Diody obejściowe są zazwyczaj instalowane bezpośrednio w skrzynce przyłączeniowej.W zależności od mocy podzespołów i liczby ciągów ogniw akumulatorowych instaluje się od 1 do 3 diod.
Diody obejściowe nie są wymagane w żadnej sytuacji.Gdy komponenty są używane samodzielnie lub równolegle, nie ma potrzeby ich podłączania do diody.W przypadkach, gdy liczba elementów połączonych szeregowo jest niewielka, a środowisko pracy jest dobre, można również rozważyć niestosowanie diody bocznikującej.

Zasada obwodu zabezpieczającego diodę

Najczęstszą funkcją diody jest przepuszczanie prądu tylko w jednym kierunku (tzw. polaryzacja przewodzenia) i blokowanie kierunku odwrotnego (tzw. polaryzacja wsteczna).

Kiedy generowane jest polaryzacja napięcia przewodzenia, wzajemne tłumienie zewnętrznego pola elektrycznego i samodzielnie wytworzonego pola elektrycznego zwiększa prąd dyfuzyjny nośników i powoduje przepływ prądu przewodzenia (to znaczy przyczynę przewodzenia elektrycznego).

Kiedy generowane jest napięcie polaryzacji wstecznej, zewnętrzne pole elektryczne i pole elektryczne wytwarzane przez siebie są dodatkowo wzmacniane, tworząc prąd nasycenia odwrotnego I0, który nie ma nic wspólnego z napięciem polaryzacji wstecznej w pewnym zakresie napięcia wstecznego (jest to powód, dla którego dla nieprzewodnictwa).

Kiedy na zewnątrz występuje polaryzacja napięcia wstecznego, zewnętrzne pole elektryczne i pole elektryczne wytwarzane przez siebie są dodatkowo wzmacniane, tworząc prąd nasycenia odwrotnego I0, który jest niezależny od wartości napięcia polaryzacji wstecznej w pewnym zakresie napięcia wstecznego.