Hvordan fungerer dioder i energitilbakemeldingssystemer?

一, Tekniske egenskaper ved dioder: det fysiske grunnlaget for energitilbakemelding
En diode er en PN-kryssstruktur dannet av en halvleder av P-type og en halvleder av N-type, og dens kjerneegenskaper inkluderer:

Enveis ledningsevne: Leder når forspent (med en ledningsspenning på ca. 0,6-0,7V for silisiumtransistorer og 0,2-0,5V for Schottky-dioder), og slås av når revers forspent (med bare mikroampere-nivå revers lekkasjestrøm tilstede).
Rask bytteevne: Reverseringstiden for Schottky-dioder er nær null, og reverseringstiden til silisiumkarbiddioder (SiC) kan forkortes til mindre enn 10 nanosekunder.
Spennings- og strømmotstandsegenskaper: Dioder av industrikvalitet tåler tusenvis av volt og har transiente strømmotstandsevner som overstiger hundrevis av ampere.
Disse egenskapene gjør det mulig for den å utføre tre kjernefunksjoner i energitilbakemeldingssystemer:

Retting: Den første prosessen med å konvertere vekselstrøm til likestrøm for å oppnå energitilbakemelding;
Kontinuerlig strøm: I motordrift eller omformerkretser gir den en strømbane for induktive belastninger for å forhindre spenningstopper;
Beskyttelse: Isoler omvendt spenning for å forhindre innvirkning på utstyr på strømsiden under energitilbakemeldingsprosessen.
2, Typiske bruksscenarier: fra nye energibiler til industriell energilagring
1. Nytt energigjenvinningssystem for bremseenergi for kjøretøy
Under bremseprosessen til elektriske kjøretøy bytter hjulnavmotoren fra kjøremodus til generasjonsmodus, og produserer tre-vekselstrøm. På dette tidspunktet konverterer diodelikeretterbroen (vanligvis sammensatt av 6 dioder) vekselstrøm til likestrøm, som deretter forsterkes av en omformer og lades inn i strømbatteriet. Arbeidslogikken er som følger:

Energy management strategy: The brake controller dynamically adjusts the recovery intensity based on the battery SOC (remaining charge). When SOC>80 %, avbryt energigjenvinning; Når SOC<70%, full power recovery occurs.
Krav til valg av diode: Bruk Schottky-dioder eller SiC-dioder med lavt foroverspenningsfall for å redusere ledningstap. For eksempel, etter bruk av SiC Schottky-dioder i en bestemt bilmodell, økte bremseutvinningseffektiviteten med 3 % og rekkevidden økte med 5 kilometer.
Termisk styringsdesign: Under høye strømforhold bør diodeemballasjen ha en lav termisk motstand TO-247 eller DFN8 × 8-struktur, kombinert med et væskekjølesystem for å sikre en overgangstemperatur på mindre enn eller lik 150 grader.
2. Energitilbakemeldingsenhet for industrielle frekvensomformere
Under retardasjonsfasen til utstyr som heiser og kraner, er motoren i en genererende tilstand, og den genererte elektriske energien føres tilbake til DC-busskondensatoren gjennom en diodelikeretterbro. Hvis det er overskudd av energi, brukes IGBT- og diodekombinasjonen i IPM (Intelligent Power Module) til å invertere likestrøm til vekselstrøm og mate den tilbake til nettet. Dens teknologiske høydepunkter inkluderer:

Effektiv retting: Ved å bruke faste gjenopprettingsdioder (FRD) eller SiC-dioder forkortes den omvendte gjenopprettingstiden til 1/10 av tradisjonelle silisiumrør, og koblingstapet reduseres med 70 %.
Nettsynkroniseringskontroll: Ved å bruke fase-låst sløyfe-teknologi (PLL) blir tilbakemeldingsstrømmen og nettspenningen synkronisert i frekvens og fase, med en effektfaktor større enn eller lik 0,99.
Beskyttelsesmekanisme: TVS (transient voltage suppression) diode klemmer spenningstopper for å forhindre skade på utstyr forårsaket av lynnedslag eller overspenning.
3. Toveis omformer for energilagringskraftverk
I scenariet med toppbarbering i strømnettet oppnår energilagringssystemet bytte av ladeutladning gjennom toveis DC/DC-omformere. Dioden spiller en dobbel rolle i denne prosessen:

Lademodus: Som en likeretterkomponent konverterer den vekselstrøm til likestrøm og lagrer den i batteriet;
Utladningsmodus: Som en frihjulsdiode gir den en strømbane for omformerkretsen for å sikre jevn energiutgang.
For å ta et 20 fots energilagringssystem for beholdere som et eksempel, bruker BMS (Battery Management System) 1600-1800 TVS og Schottky dioder for batteribalansering, overspenningsbeskyttelse og anti revers tilkobling. Etter å ha tatt i bruk Trench Schottky-dioder, økte systemeffektiviteten med 0,4 %, og den årlige strømbesparelsen for en enkelt boks oversteg 1000 kWh.