পাওয়ার গ্রিডের ত্রুটির সময় ডায়োডগুলি কীভাবে স্থানীয় সার্কিটগুলিকে বিচ্ছিন্ন করে?

一, ডায়োড ফল্ট বিচ্ছিন্নতা শারীরিক প্রক্রিয়া
একটি ডায়োডের PN জংশন কাঠামো এটিকে প্রাকৃতিক কারেন্ট ব্লক করার ক্ষমতা প্রদান করে। পাওয়ার গ্রিডে শর্ট সার্কিট ফল্ট দেখা দিলে, ফল্ট পয়েন্টে ভোল্টেজ তীব্রভাবে কমে যায়, একটি বিপরীত পক্ষপাত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র তৈরি করে। এই সময়ে, ডায়োড কাটঅফ অবস্থায় প্রবেশ করে এবং বিপরীত প্রতিরোধ মেগাওম স্তরে পৌঁছাতে পারে। ফোটোভোলটাইক গ্রিড সংযুক্ত সিস্টেমটিকে উদাহরণ হিসাবে নিলে, যখন DC পাশে একটি পোল থেকে পোল শর্ট সার্কিট ঘটে, তখন ফোটোভোলটাইক মডিউলের উভয় প্রান্তের সমান্তরালভাবে সংযুক্ত Schottky ডায়োড (যেমন SB560, 0.5V এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ) সম্পূর্ণ 0μ10V এর বিপরীত ভোল্টেজ এবং সম্পূর্ণ কারেন্ট ব্লক 01V এর মধ্যে প্রতিরোধ করতে পারে। s, যা প্রথাগত রিলে স্কিমের চেয়ে দ্রুত গতির তিন অর্ডার।

যোগাযোগ ব্যবস্থায়, ডায়োডগুলির বিচ্ছিন্নতা বৈশিষ্ট্যগুলি দোষের ধরণের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। যখন একটি একক-ফেজ গ্রাউন্ডিং ফল্ট ঘটে, তখন নন-ফল্ট ফেজ ভোল্টেজ লাইন ভোল্টেজ স্তরে উঠে যায়। এই সময়ে, দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োড (যেমন FR307, রিভার্স রিকভারি টাইম 100ns) স্যুইচিং ডিভাইসের উভয় প্রান্তের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত করা কার্যকরভাবে ক্যাপাসিটর ওভারচার্জিং প্রতিরোধ করতে পারে। জার্মানিতে Tennet-এর ± 500kV DC ট্রান্সমিশন প্রকল্পের তথ্য অনুসারে, এই স্কিমটি গ্রহণ করার পর, সাবমডিউল ক্যাপাসিটর ভোল্টেজের ওঠানামা পরিসীমা ± 15% থেকে ± 3% কমেছে এবং সিস্টেমের দক্ষতা 1.2 শতাংশ পয়েন্ট দ্বারা উন্নত হয়েছে।

2, সাধারণ ফল্ট পরিস্থিতির বিচ্ছিন্নতা প্রয়োগ
1. ডিসি বিতরণ সিস্টেমের ফল্ট জোনিং
একটি ডায়োড ভিত্তিক ডিসি বিতরণ ব্যবস্থায়, যখন লাইনে একটি স্থায়ী দুই মেরু শর্ট সার্কিট ঘটে, তখন ত্রুটিপূর্ণ লাইনের প্রারম্ভিক কারেন্ট দ্রুত 8.3kA-তে বৃদ্ধি পায়, যখন ডায়োডের বিপরীত কাটঅফ বৈশিষ্ট্যের কারণে টার্মিনাল কারেন্ট 1ms এর মধ্যে 0 এ ক্ষয় হয়। তিয়ানজিন ইউনিভার্সিটিতে লি বিনের দল দ্বারা পরিচালিত গবেষণা দেখায় যে এই স্কিমটি দুটি রূপান্তরকারী স্টেশনের মধ্যে ত্রুটিগুলির প্রভাবের পরিসরকে সীমিত করতে পারে, এটি ঐতিহ্যগত স্কিমের তুলনায় 60% কমিয়ে, এবং ভোল্টেজ ড্রপ সময়কে 200ms থেকে 20ms পর্যন্ত সংক্ষিপ্ত করে, উল্লেখযোগ্যভাবে বিদ্যুৎ সরবরাহের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করে৷

নির্দিষ্ট বাস্তবায়নে, প্রতিটি ডিসি বাস সেগমেন্ট একটি অ্যান্টি প্যারালাল ডায়োড মডিউল দিয়ে সজ্জিত। যখন ফল্ট কারেন্ট থ্রেশহোল্ড অতিক্রম করে, দ্রুত স্যুইচিং ডিভাইসটি 100 μs এর মধ্যে ফল্ট পথটি কেটে দেয় এবং ডায়োড স্বয়ংক্রিয়ভাবে একটি বিচ্ছিন্নতা বাধা তৈরি করে। এই প্রযুক্তি গ্রহণ করার পর, Huawei SUN2000-125KTL ফটোভোলটাইক ইনভার্টার আংশিকভাবে বাধাগ্রস্ত পরিস্থিতিতে 9.3% বৃদ্ধি করেছে, যার ইউরোপীয় দক্ষতা 98.8%।

2. মডুলার মাল্টিলেভেল কনভার্টার সুরক্ষা
এমএমসি সাবমডিউলে, ডায়োড এবং আইজিবিটি একটি দ্বিমুখী ব্লকিং কাঠামো গঠন করে। যখন সাবমডিউল ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজের ভারসাম্যহীনতা 10% ছাড়িয়ে যায়, তখন সিরিজ সংযুক্ত সিলিকন কার্বাইড ডায়োড (যেমন C3D06060A) একটি ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ অনুভব করে 1.3V@10A )ক্যাপাসিটর ওভারচার্জিং প্রতিরোধ করতে পারে। এই স্কিমটি গ্রহণ করার পর, সিমেন্স সিক্যাম এআইএস গ্রিড স্টেবিলাইজার সাবমডিউল স্যুইচিং লস 40% কমিয়েছে এবং সিস্টেমের প্রতিক্রিয়া সময়কে 10ms থেকে 3ms পর্যন্ত কমিয়েছে।

ইঞ্জিনিয়ারিং অনুশীলনে, ডায়োডগুলির বিপরীত পুনরুদ্ধারের বৈশিষ্ট্যগুলি বিবেচনা করা দরকার। দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োডের ব্যবহার (যেমন FR307) সাধারণ রেকটিফায়ারের তুলনায় IGBT সুইচিং ক্ষতি 35% কমাতে পারে। ABB-এর পাওয়ার গ্রিড সিরিজের ইন্টেলিজেন্ট আইসোলেশন ডায়োডগুলি জংশন তাপমাত্রা, বর্তমান এবং অন্যান্য পরামিতিগুলিকে রিয়েল টাইমে বিল্ট-সেন্সরের মাধ্যমে নিরীক্ষণ করে, সম্ভাব্য ত্রুটিগুলি 0.5ms আগে থেকে সতর্ক করে, এবং সিস্টেমের ব্যর্থতার মধ্যে গড় সময় বাড়িয়ে 200000 ঘন্টা করে।

3. বিতরণ করা শক্তি উত্সের অপ্রয়োজনীয় নকশা
স্ট্রিং ফটোভোলটাইক ইনভার্টারে, একাধিক MPPT চ্যানেল ডায়োড বা গেট সার্কিটের মাধ্যমে পাওয়ার রিডানডেন্সি অর্জন করে। ছায়ার বাধার কারণে যখন একটি নির্দিষ্ট চ্যানেলের আউটপুট শক্তি কমে যায়, তখন Schottky ডায়োড (যেমন MBR2045CT, 0.32V এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ সহ) স্বয়ংক্রিয়ভাবে সুস্থ চ্যানেলে চলে যায়। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে এই স্কিমটি ফটোভোলটাইক অ্যারেগুলির শক্তি উৎপাদন 8% -12% বৃদ্ধি করতে পারে, বিশেষত আংশিকভাবে বাধাপ্রাপ্ত পরিস্থিতিতে যেখানে সুবিধাগুলি উল্লেখযোগ্য।

টেসলা মেগাপ্যাক এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম একটি ইন্টিগ্রেটেড আইসোলেশন স্কিম গ্রহণ করে এবং MOSFET (যেমন LM5050) এর উপর ভিত্তি করে একটি আদর্শ ডায়োড কন্ট্রোলার শূন্য রিভার্স রিকভারি টাইম অর্জন করে। এই স্কিমটি 2.5W থেকে 0.3W পর্যন্ত ব্যাটারি ক্লাস্টারের মধ্যে বিচ্ছিন্নতা হ্রাস করে, সিস্টেম চক্রের কার্যকারিতা 0.2 শতাংশ পয়েন্ট দ্বারা উন্নত করে, এবং প্রচলিত ডায়োডের তুলনায় 0.05V এর পরিবাহী ভোল্টেজ 90% কমিয়ে দেয়।

3, ইঞ্জিনিয়ারিং অপ্টিমাইজেশান এবং কর্মক্ষমতা উন্নতি কৌশল
1. কম ক্ষতি উপাদান নির্বাচন
প্রথাগত সিলিকন ডায়োডের পরিবাহী ক্ষতি উচ্চ- ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনে বাধা হয়ে দাঁড়িয়েছে। সিলিকন কার্বাইড Schottky ডায়োডের ব্যবহার 60% দ্বারা পরিবাহী ক্ষতি কমাতে পারে। একটি 100kW ফটোভোলটাইক ইনভার্টারে, এই স্কিমটি 120W থেকে 48W পর্যন্ত ডায়োডের ক্ষতি কমায় এবং সিস্টেমের দক্ষতাকে 0.05 শতাংশ পয়েন্টে উন্নত করে। EPC কোম্পানির দ্বারা চালু করা EPC2054 GaN ডায়োডের 10A কারেন্টে শুধুমাত্র 0.2V এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ রয়েছে, যা SiC ডিভাইসের তুলনায় 85% কম।

2. তাপ ব্যবস্থাপনা অপ্টিমাইজেশান
উচ্চ-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনে, ডায়োড জংশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। তাপ পরিবাহী সিলিকন গ্রীস (থার্মাল রেজিস্ট্যান্স 0.5 ডিগ্রী /W) এবং অ্যালুমিনিয়াম সাবস্ট্রেট (থার্মাল রেজিস্ট্যান্স 1 ডিগ্রী /W) ব্যবহার করে যৌগিক তাপ অপচয় স্কিম 100A কারেন্টের অধীনে জংশন তাপমাত্রা 125 ডিগ্রী থেকে 85 ডিগ্রী কমাতে পারে, ডিভাইসের আয়ু তিনগুণেরও বেশি প্রসারিত করে। হুয়াওয়ে ইনভার্টারগুলি 105 ডিগ্রির মধ্যে ডায়োড জংশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করতে তরল কুলিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে এবং শক্তির ঘনত্ব 1.2kW/kg-এ বৃদ্ধি করে।

3. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্য নকশা
ডায়োড সুইচ দ্বারা উত্পন্ন di/dt শব্দ একটি RC বাফার সার্কিট দ্বারা দমন করা প্রয়োজন। একটি 10kW ইনভার্টারে, 0.1 μF ফিল্ম ক্যাপাসিটার এবং 10 Ω প্রতিরোধক ব্যবহার করে একটি বাফার সার্কিট IEC 61000-4-5 ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সামঞ্জস্যের মান পূরণ করে ভোল্টেজ ওভারশুটকে 50V থেকে 5V পর্যন্ত কমাতে পারে। Siemens SIRIUS সিরিজের ইন্টেলিজেন্ট আইসোলেশন ডায়োড একটি বিল্ট-ইন RC নেটওয়ার্কের মাধ্যমে 20dB এর নিচের সুইচের শব্দকে দমন করে।

4, ফ্রন্টিয়ার প্রযুক্তি প্রবণতা
1. ওয়াইড ব্যান্ডগ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর অ্যাপ্লিকেশন
Gallium nitride diodes, with their ultra-low on resistance (0.1m Ω· cm ²) and high-frequency characteristics (fT>1GHz), ধীরে ধীরে উচ্চ-ক্ষেত্রে সিলিকন ডিভাইসগুলিকে প্রতিস্থাপন করছে যেমন 5G বেস স্টেশন পাওয়ার সাপ্লাই এবং অ্যারোস্পেস পাওয়ার সাপ্লাই। EPC কোম্পানির দ্বারা চালু করা EPC2054 GaN ডায়োডের 10A কারেন্টে শুধুমাত্র 0.2V এর ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ রয়েছে, যা SiC ডিভাইসের তুলনায় 85% কম।

2. বুদ্ধিমান বিচ্ছিন্নতা প্রযুক্তির একীকরণ
ডিজিটাল কন্ট্রোল প্রযুক্তির সাথে একত্রিত বুদ্ধিমান ডায়োড মডিউল গতিশীল ভোল্টেজ ড্রপ ক্ষতিপূরণ এবং ত্রুটি পূর্বাভাস অর্জন করতে পারে। পাওয়ার গ্রিড সিরিজের ইন্টেলিজেন্ট আইসোলেশন ডায়োডগুলি ABB কোম্পানির দ্বারা চালু করা হয়েছে জংশন তাপমাত্রা, বর্তমান এবং অন্যান্য পরামিতিগুলিকে রিয়েল টাইমে বিল্ট ইন সেন্সরের মাধ্যমে পর্যবেক্ষণ করে এবং সম্ভাব্য ত্রুটিগুলিকে 0.5 মিলিমিটার আগেই সতর্ক করে, সিস্টেমের গড় ফল্ট মুক্ত সময়কে 200000 ঘণ্টায় বাড়িয়ে দেয়৷

5, শিল্প আবেদন ক্ষেত্রে
1. জার্মানিতে টেননেট ডিসি ট্রান্সমিশন প্রকল্প
± 500kV DC ট্রান্সমিশন প্রজেক্টে, MMC সাবমডিউল সিলিকন কার্বাইড ডায়োড মডিউল ব্যবহার করে সাবমডিউল ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজ ওঠানামা পরিসীমা ± 15% থেকে ± 3% পর্যন্ত কমিয়ে দেয় এবং সিস্টেমের দক্ষতাকে 1.2 শতাংশ পয়েন্ট দ্বারা উন্নত করে। এই প্রকল্পের বার্ষিক ট্রান্সমিশন ক্ষমতা 12 বিলিয়ন কিলোওয়াট ঘন্টায় পৌঁছেছে, যা 3.6 মিলিয়ন টন স্ট্যান্ডার্ড কয়লার ব্যবহার কমানোর সমতুল্য।

2. টেসলা মেগাপ্যাক এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম
GaN ডায়োডের উপর ভিত্তি করে ব্যাটারি ক্লাস্টার আইসোলেশন স্কিম সিস্টেম চক্রের দক্ষতাকে 0.2 শতাংশ পয়েন্ট দ্বারা উন্নত করে, যখন 0.05V এ প্রচলিত ডায়োডের তুলনায় পরিবাহী ভোল্টেজ 90% কমিয়ে দেয়। সিস্টেমটি বিশ্বব্যাপী 10 গিগাওয়াট ঘন্টার জন্য স্থাপন করা হয়েছে, যা পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তির ব্যবহারকে সমর্থন করে।