Hvordan forbedre likerettingseffektiviteten til vindkraftsystemer gjennom dioder?

一, Materialinnovasjon: Performance Transition of Wide Bandgap Semiconductor Diodes
1. Silisiumkarbid (SiC) dioder: en effektivitetsrevolusjon i høyfrekvente scenarier
I offshore vindkraftomformere har tradisjonelle silisium-baserte dioder en reversert gjenopprettingstid på opptil 50–100 ns, noe som resulterer i brytertap som utgjør over 30 %. Crees GaN HEMT-diode, med sin ultraraske reverseringskarakteristikk (Trr<10ns), reduces reverse recovery loss by 90% at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. Taking Siemens Gamesa 8MW offshore wind turbine as an example, after replacing traditional modular multilevel rectifier valves with SiC diode flexible rectifier valves, the volume of the converter station is reduced by 80%, the weight is reduced by 65%, the transmission loss is reduced by 20%, and the annual power generation is increased by 1.2%.

2. Schottky-diode: et kraftig verktøy for å redusere forbruket i scenarier med lav spenning og høy strøm
For landbaserte vindturbinpitchsystemer har Schottky-dioder blitt det foretrukne valget for å optimalisere likerettingseffektiviteten på grunn av deres ultra-lave ledningsspenningsfall på 0,15–0,3V. I transformasjonen av 2,5 MW unit pitch strømforsyningen til Goldwind Technology, brukes SB580 Schottky diode (Vf)= 0.2V@5A )Erstatt tradisjonell 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A ) Rettetapet ble redusert fra 24W til 6W, systemtemperaturen var redusert fra 25 grader til 8 grader. redusert med 76 %.

2, Topologiinnovasjon: struktur på flere-nivåer løser problemet med høy spenning og høy strøm
1. Diodeklemt tre-likeretter
I et direktedrevet permanentmagnet-vindkraftsystem oppnår en diodeklemt tre--nivå likeretter AC-tre--nivå-utgang (Udc/2, 0, - Udc/2) gjennom 27 brytertilstandskombinasjoner av 12 strømbryterenheter. Ved å ta 5MW-enheten til Yuanjing Energy som et eksempel, reduserer denne topologien THD til nettsidestrømmen fra 15 % til 3 %, utvider det justerbare området for effektfaktor til ± 0,99, og øker systemkapasiteten med 40 %. Imidlertid må problemet med ujevn spenning til klemdioder løses. Ved å bruke en parallell utforming av spenningsdelerkondensatorer og spenningsutjevningsmotstander kan spenningsavviket kontrolleres innenfor 5 %.

2. Kaskade H-bro-flernivåomformer
For scenariet for ultra-høyspent vindkraftoverføring oppnår den kaskadede H-bro-topologien M=2N+1-nivåutgang ved å koble NH-enheter i serie. I ± 800 kV Wudongdet høyspennings likestrømprosjektet reduserer bruken av kaskadede syv-nivåomformere motstandsspenningen til en enkelt enhet fra 1600V til 650V, øker den ekvivalente svitsjefrekvensen til 10kHz, reduserer den harmoniske forvrengningsraten (THDu) med 1,5 %, prosentvis effektivitet og forbedrer overføringseffektiviteten med 1,5 %. poeng.

3, Thermal Management Collaboration: Temperaturkontroll fra komponentnivå til systemnivå
1. 3D-emballasjeteknologi: bryte gjennom flaskehalsen med varmespredning
Den fjerde generasjons SiC-modulen til ROHM har en dobbelt-sidet varmeavledningsdesign, som reduserer den termiske motstanden fra 10K/W til 2K/W og oppnår en effekttetthet på over 100kW/L. I energilagringssystemet BYD Cube stabiliserer væskekjølingsteknologien diodens driftstemperatur under 45 grader, reduserer omvendt lekkasjestrøm med 78 % sammenlignet med den luft-avkjølte løsningen, og forlenger systemets levetid til 15 år.

2. Prediksjon og vedlikehold av digitale tvillinger
Siemens MindSphere-plattformen kan forutsi risikoen for termisk diodefeil 48 timer i forveien gjennom et-speilingssystem i sanntid. I en delt energilagringskraftstasjon i Qinghai forbedret plattformen nøyaktigheten av feilprediksjon til 92 % og reduserte ikke-planlagt nedetid med 85 % ved å analysere data fra over 2000 temperatursensorer.

4, Optimalisering av systemnivå: intelligent samarbeid mellom hybrid energilagring og kraftdistribusjon
1. Lithium batteri supercapacitor hybrid energilagring
I scenariet med å undertrykke svingninger i vindkraft, kan et hybrid energilagringssystem med diodeisolasjon oppnå presis kraftallokering. Når strømsvingningsraten overstiger 5 %, lader og utlades superkondensatoren raskt gjennom dioden, og undertrykker fluktuasjonsraten til innenfor 2 %; Litiumbatterier reguleres sakte med en hastighet på 0,1C for å sikre at SOC holdes innenfor det sikre området på 20 % -80 %. I følge data fra Huawei Digital Power-plattformen har denne løsningen økt samsvarsgraden for vurdering av vindkraftnettforbindelse fra 78 % til 99 %.

2. Integrert termisk kobling for lagring av vindsolenergi
I Gonghe Photovoltaic Thermal Power Project i Qinghai varmes litiumbatteriet opp av restvarmen fra elektrolysecellen, noe som reduserer kapasitetsnedbrytningshastigheten til batteriet fra 30 % til 5 % under lave temperaturforhold om vinteren. Samtidig deler væskekjølingsrørledningen til den fotovoltaiske modulen kjølevæske med oljekretsen til vindturbingirkassen, noe som oppnår energikaskadeutnyttelse og forbedrer den totale effektiviteten til systemet med 8,2 %.