อาร์เรย์เซลล์แสงอาทิตย์: ไดโอดป้องกันการย้อนกลับและไดโอดบายพาส

ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์แบบสี่เหลี่ยมจัตุรัส ไดโอดเป็นอุปกรณ์ที่ใช้กันทั่วไปไดโอดที่ใช้กันทั่วไปนั้นเป็นไดโอดเรียงกระแสแบบซิลิกอนเมื่อเลือก ให้เว้นระยะขอบไว้ในข้อมูลจำเพาะเพื่อป้องกันความเสียหายจากการแตกหักโดยทั่วไป แรงดันพังทลายของยอดย้อนกลับและกระแสไฟในการทำงานสูงสุดจะต้องมากกว่าสองเท่าของแรงดันไฟทำงานสูงสุดและกระแสไฟในการทำงานไดโอดส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภทในระบบผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์แสงอาทิตย์

1. ไดโอดป้องกันการย้อนกลับ (ป้องกันการไหลย้อนกลับ)

หนึ่งในหน้าที่ของไดโอดป้องกันการย้อนกลับคือการป้องกันกระแสไฟฟ้าของแบตเตอรี่จากโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์หรืออาร์เรย์สี่เหลี่ยมไม่ให้ย้อนกลับไปยังโมดูลหรืออาร์เรย์สี่เหลี่ยมเมื่อไม่ได้ผลิตไฟฟ้าซึ่งไม่เพียงแต่ใช้พลังงานเท่านั้น แต่ยังทำให้โมดูลหรืออาร์เรย์สี่เหลี่ยมเกิดการ ร้อนขึ้นหรือเสียหายฟังก์ชั่นที่สองคือการป้องกันกระแสไหลระหว่างสาขาของอาเรย์สี่เหลี่ยมในอาเรย์แบตเตอรี่ เนื่องจากแรงดันเอาต์พุตของแต่ละสาขาในซีรีย์ไม่สามารถเท่ากันได้อย่างแน่นอน จึงมีความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าสูงและต่ำของ แต่ละสาขาหรือแรงดันไฟเอาท์พุตของกิ่งลดลงเนื่องจากฟอลต์หรือเงา และกระแสของกิ่งไฟฟ้าแรงสูงจะไหลไปที่กิ่งแรงดันต่ำ หรือแม้แต่แรงดันเอาต์พุตของอาเรย์สี่เหลี่ยมทั้งหมดก็จะลดลงปรากฏการณ์นี้สามารถหลีกเลี่ยงได้โดยการเชื่อมต่อไดโอดการชาร์จแบบป้องกันการย้อนกลับแบบอนุกรมในแต่ละสาขา
ในระบบผลิตพลังงานไฟฟ้าโซลาร์เซลล์อิสระ วงจรควบคุมไฟฟ้าโซลาร์เซลล์บางวงจรเชื่อมต่อกับไดโอดการชาร์จแบบป้องกันการย้อนกลับ กล่าวคือ เมื่อตัวควบคุมมีฟังก์ชันการชาร์จแบบป้องกันการย้อนกลับ เอาต์พุตส่วนประกอบไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับไดโอด
ไดโอดป้องกันการย้อนกลับมีแรงดันไฟฟ้าตกไปข้างหน้า และจะมีการสิ้นเปลืองพลังงานเมื่อเชื่อมต่อแบบอนุกรมในวงจรแรงดันไฟฟ้าตกของไดโอดเรียงกระแสซิลิคอนที่ใช้โดยทั่วไปคือประมาณ 0.7V และหลอดกำลังสูงสามารถเข้าถึง 1~20.3V แต่ทนต่อแรงดันไฟฟ้าและกำลังไฟน้อย เหมาะสำหรับการใช้งานที่ใช้พลังงานต่ำ

ไดโอดป้องกันการย้อนกลับของ PV ต้องมีคุณสมบัติดังต่อไปนี้:

1. ไฟฟ้าแรงสูง: โดยทั่วไปต้องเกิน 1500V เนื่องจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์สูงสุดจะถึงหรือเกิน 1,000V

2. การใช้พลังงานต่ำ นั่นคือ ความต้านทานแบบออน (อิมพีแดนซ์ในสถานะมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ โดยปกติจะน้อยกว่า 0.8~0.9V): เนื่องจากระบบไฟฟ้าโซลาร์เซลล์จำเป็นต้องรักษาประสิทธิภาพสูงของทั้งระบบ กำลังไฟฟ้า ปริมาณการใช้ไดโอดป้องกันการถอยหลังในกล่องรวมควรมีขนาดเล็กที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้

3. ความสามารถในการกระจายความร้อนที่ดี (จำเป็นต้องมีความต้านทานความร้อนต่ำและการกระจายความร้อนที่ดี): เนื่องจากสภาพแวดล้อมการทำงานของกล่องรวมแผงเซลล์แสงอาทิตย์มักจะไม่ดี ไดโอดป้องกันการย้อนกลับจำเป็นต้องมีความสามารถในการกระจายความร้อนที่ดีและมักจะต้อง พิจารณาสภาพภูมิอากาศเช่นโกบีและที่ราบสูง

2. บายพาสไดโอด

เมื่อมีโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์จำนวนมากเชื่อมต่อกันแบบอนุกรมเพื่อสร้างอาร์เรย์เซลล์สี่เหลี่ยมหรือสาขาของอาร์เรย์เซลล์สี่เหลี่ยม จำเป็นต้องเชื่อมต่อไดโอดหนึ่งตัว (หรือ 2~3) แบบขนานย้อนกลับที่ขั้วเอาต์พุตบวกและลบของแบตเตอรี่แต่ละก้อน แผงหน้าปัด.ไดโอดที่ต่อขนานกันที่ปลายทั้งสองข้างของส่วนประกอบเรียกว่าบายพาสไดโอด
หน้าที่ของบายพาสไดโอดคือการป้องกันไม่ให้ส่วนประกอบบางอย่างในอาร์เรย์สี่เหลี่ยมหรือส่วนประกอบบางส่วนของส่วนประกอบถูกแรเงาหรือทำงานผิดปกติเพื่อหยุดการผลิตไฟฟ้าอคติไปข้างหน้าจะเกิดขึ้นที่ปลายทั้งสองด้านของไดโอดบายพาสส่วนประกอบเพื่อให้ไดโอดนำไฟฟ้ากระแสไฟที่ใช้งานของสตริงจะเลี่ยงผ่านส่วนประกอบที่ผิดพลาดและไหลผ่านไดโอด ซึ่งไม่ส่งผลต่อการสร้างพลังงานของส่วนประกอบปกติอื่นๆในเวลาเดียวกัน ยังช่วยปกป้องส่วนประกอบที่ถูกเลี่ยงไม่ให้ได้รับความเสียหายจากความโน้มเอียงไปข้างหน้าสูงหรือความร้อนอันเนื่องมาจาก “เอฟเฟกต์ฮอตสปอต”
โดยทั่วไปไดโอดบายพาสจะติดตั้งโดยตรงในกล่องรวมสัญญาณตามกำลังของส่วนประกอบและจำนวนสายเซลล์แบตเตอรี่จะมีการติดตั้งไดโอด 1 ถึง 3 ตัว
ไม่จำเป็นต้องใช้บายพาสไดโอดในทุกสถานการณ์เมื่อใช้ส่วนประกอบเพียงอย่างเดียวหรือแบบขนาน ไม่จำเป็นต้องเชื่อมต่อกับไดโอดสำหรับโอกาสที่จำนวนส่วนประกอบในซีรีส์มีน้อยและมีสภาพแวดล้อมการทำงานที่ดี ก็อาจพิจารณาไม่ใช้บายพาสไดโอดได้เช่นกัน

หลักการของวงจรป้องกันไดโอด

หน้าที่ทั่วไปที่สุดของไดโอดคือปล่อยให้กระแสไหลผ่านในทิศทางเดียวเท่านั้น (เรียกว่าอคติไปข้างหน้า) และกั้นในทิศทางตรงกันข้าม (เรียกว่า อคติย้อนกลับ)

เมื่อมีการสร้างไบอัสแรงดันไฟฟ้าไปข้างหน้า การปราบปรามร่วมกันของสนามไฟฟ้าภายนอกและสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเองจะเพิ่มกระแสการแพร่กระจายของตัวพา และทำให้เกิดกระแสไปข้างหน้า (นั่นคือ สาเหตุของการนำไฟฟ้า)

เมื่อมีการสร้างไบแอสของแรงดันย้อนกลับ สนามไฟฟ้าภายนอกและสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเองจะมีความเข้มแข็งมากขึ้น ทำให้เกิดกระแสความอิ่มตัวย้อนกลับ I0 ที่ไม่เกี่ยวข้องกับแรงดันไบแอสย้อนกลับในช่วงแรงดันย้อนกลับที่แน่นอน (นี่คือเหตุผล สำหรับการไม่นำไฟฟ้า)

เมื่อมีแรงดันไบอัสย้อนกลับภายนอก สนามไฟฟ้าภายนอกและสนามไฟฟ้าที่สร้างขึ้นเองจะถูกเสริมให้แข็งแกร่งยิ่งขึ้น ทำให้เกิดกระแสความอิ่มตัวย้อนกลับ I0 ที่ไม่ขึ้นกับค่าแรงดันไบแอสย้อนกลับภายในช่วงแรงดันย้อนกลับที่แน่นอน