কীভাবে ডায়োডগুলি পাওয়ার গ্রিডে সংকেত দিক নিয়ন্ত্রণ করে?

一, ডায়োডের একমুখী পরিবাহিতার শারীরিক ভিত্তি
একটি ডায়োডের মূল গঠন হল একটি PN জংশন, যা একটি P-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (গর্তে সমৃদ্ধ) এবং একটি N-টাইপ সেমিকন্ডাক্টর (ইলেকট্রন সমৃদ্ধ) এর সংযোগস্থলে একটি অবক্ষয় অঞ্চল গঠন করে। যখন ডায়োড ফরোয়ার্ড বায়াসড হয় (ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের সাথে P টার্মিনাল এবং নেতিবাচক ইলেক্ট্রোডের সাথে N টার্মিনাল সংযুক্ত), অবক্ষয় অঞ্চল সংকুচিত হয় এবং বাহক অবাধে প্রবাহিত হয়, একটি নিম্ন প্রতিরোধের পথ তৈরি করে; বিপরীত পক্ষপাতিত্ব হলে, অবক্ষয় অঞ্চল প্রশস্ত হয়, শুধুমাত্র মাইক্রোঅ্যাম্পিয়ার লিকেজ কারেন্টের মধ্য দিয়ে যেতে দেয়, একটি উচ্চ প্রতিরোধের অবস্থা উপস্থাপন করে। এই বৈশিষ্ট্যটি ডায়োডকে একটি প্রাকৃতিক "ইলেক্ট্রনিক ভালভ" করে তোলে যা সঠিকভাবে কারেন্টের দিক নিয়ন্ত্রণ করতে পারে।

মূল পরামিতি:

ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ (VF): সিলিকন ডায়োডের জন্য প্রায় 0.6-0.7V এবং Schottky ডায়োডের জন্য 0.15-0.4V কম।
রিভার্স রিকভারি টাইম (TRR): সাধারণ ডায়োডগুলির পুনরুদ্ধারের সময় কয়েকশ ন্যানোসেকেন্ড, দ্রুত পুনরুদ্ধারের ডায়োডগুলিকে দশ ন্যানোসেকেন্ডে সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে এবং Schottky ডায়োডগুলির পুনরুদ্ধারের সময় প্রায় শূন্য থাকে।
রিভার্স ব্রেকডাউন ভোল্টেজ (VRRM): এটি একটি ডায়োড সহ্য করতে পারে এমন সর্বাধিক বিপরীত ভোল্টেজ নির্ধারণ করে এবং পাওয়ার গ্রিড অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নির্বাচনের জন্য এটি একটি মূল সূচক।
2, পাওয়ার গ্রিড সংকেত দিক নিয়ন্ত্রণের সাধারণ প্রয়োগের পরিস্থিতি
1. সংশোধন এবং ডিসি পাওয়ার সাপ্লাই সিস্টেম
পাওয়ার গ্রিডের ডাইরেক্ট কারেন্ট ট্রান্সমিশন লিঙ্কে, ডায়োড রেকটিফায়ার ব্রিজ (যেমন তিন-ফেজ ফুল ব্রিজ) অল্টারনেটিং কারেন্টকে ডাইরেক্ট কারেন্টে রূপান্তর করে, উচ্চ-ভোল্টেজ ডাইরেক্ট কারেন্ট ট্রান্সমিশন (HVDC) এর ভিত্তি প্রদান করে। উদাহরণস্বরূপ, ± 800kV আল্ট্রা-উচ্চ ভোল্টেজ সরাসরি কারেন্ট প্রজেক্টে, ডায়োড রেকটিফায়ারকে হাজার হাজার অ্যাম্পিয়ার কারেন্ট এবং বেশ কয়েকটি মেগাভোল্ট ভোল্টেজ সহ্য করতে হয় এবং তাদের বিপরীত পুনরুদ্ধারের বৈশিষ্ট্যগুলি সরাসরি সিস্টেমের দক্ষতাকে প্রভাবিত করে।

অপ্টিমাইজেশন কৌশল:

দ্রুত পুনরুদ্ধার ডায়োড (FRD) বা সিলিকন কার্বাইড (SiC) ডায়োড ব্যবহার করে বিপরীত পুনরুদ্ধারের ক্ষতি কমাতে।
বর্তমান বিচ্ছুরণ এবং ডিভাইসের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত করতে সমান্তরাল বর্তমান শেয়ারিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে।
2. গ্রিডে নতুন শক্তির একীকরণে দিকনির্দেশক বিচ্ছিন্নতা
ফটোভোলটাইক ইনভার্টার এবং উইন্ড পাওয়ার কনভার্টারগুলিতে, ডায়োডগুলি গ্রিডে বিপরীত বিদ্যুৎ সরবরাহ রোধ করতে ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, ফোটোভোলটাইক অ্যারেগুলি ডায়োডের মাধ্যমে ইনভার্টারগুলির সাথে সংযুক্ত থাকে। যখন পাওয়ার গ্রিড ব্যর্থ হয় বা বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল বন্ধ হয়ে যায়, তখন ডায়োডগুলি স্বয়ংক্রিয়ভাবে বিপরীত কারেন্টকে ব্লক করে, সরঞ্জামটিকে ক্ষতি থেকে রক্ষা করে।

কেস বিশ্লেষণ:
একটি 10MW ফটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশন একটি মডুলার সমান্তরাল নকশা গ্রহণ করে, প্রতিটি ফটোভোলটাইক শাখা ডায়োডের সাথে সিরিজে সংযুক্ত থাকে। প্রকৃত পরীক্ষার ডেটা দেখায় যে গ্রিড ভোল্টেজ 30% এ নেমে গেলে, ডায়োড দ্রুত বিপরীত কারেন্টকে ব্লক করতে পারে, ইনভার্টারের স্থিতিশীল DC সাইড ভোল্টেজ নিশ্চিত করে এবং সরঞ্জামের ওভারভোল্টেজ এড়িয়ে যায়।

3. রিলে সুরক্ষা এবং ফল্ট বিচ্ছিন্নতা
পাওয়ার গ্রিডের রিলে সুরক্ষা ডিভাইসে, ডায়োডগুলিকে থাইরিস্টর এবং আইজিবিটি-এর মতো ডিভাইসগুলির সাথে একত্রিত করা হয় যাতে ফল্ট স্রোতগুলি দ্রুত কেটে ফেলা হয়{0}}। উদাহরণস্বরূপ, ডিসি সার্কিট ব্রেকাররা ডায়োডের বিপরীত ব্লকিং বৈশিষ্ট্যটি ব্যবহার করে ত্রুটিপূর্ণ শাখাটিকে বিচ্ছিন্ন করার জন্য, ত্রুটির বিস্তার রোধ করে।

প্রযুক্তিগত অগ্রগতি:
SiC MOSFET এবং ডায়োড হাইব্রিডের উপর ভিত্তি করে একটি DC সার্কিট ব্রেকার 5ms এর মধ্যে হাজার হাজার অ্যাম্পিয়ার ফল্ট কারেন্ট কেটে ফেলতে পারে, যার প্রতিক্রিয়ার গতি প্রচলিত যান্ত্রিক সার্কিট ব্রেকারগুলির চেয়ে 10 গুণ বেশি দ্রুত।

4. সংকেত মড্যুলেশন এবং যোগাযোগ
পাওয়ার লাইন ক্যারিয়ার কমিউনিকেশনে (PLC), ডায়োডগুলি সিগন্যাল মডুলেশন এবং ডিমোডুলেশনের জন্য ব্যবহৃত হয়। উদাহরণস্বরূপ, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কমিউনিকেশন সিগন্যাল বের করতে ডায়োড ডিটেকশন সার্কিট ব্যবহার করে, পাওয়ার গ্রিড ডেটার রিয়েল টাইম ট্রান্সমিশন অর্জন করা যায়।

অ্যাপ্লিকেশন উদাহরণ:
স্টেট গ্রিডের "সর্বব্যাপী পাওয়ার ইন্টারনেট অফ থিংস" নির্মাণে, ডায়োড সনাক্তকরণ প্রযুক্তি ব্যবহার করে পিএলসি মডিউলগুলি 10 ^ -6 এর কম ত্রুটির হার সহ 10kV বিতরণ লাইনে 1Mbps ডেটা ট্রান্সমিশন অর্জন করতে পারে।

3, পাওয়ার গ্রিড অ্যাপ্লিকেশনে চ্যালেঞ্জ এবং অপ্টিমাইজেশন কৌশল
1. উচ্চ-ভোল্টেজ এবং উচ্চ বর্তমান পরিস্থিতিতে নির্ভরযোগ্যতার সমস্যা
অতি-উচ্চ ভোল্টেজ সরাসরি কারেন্ট ট্রান্সমিশনে, ডায়োডগুলিকে হাজার হাজার অ্যাম্পিয়ার কারেন্ট এবং বেশ কয়েকটি মেগাভোল্ট ভোল্টেজ সহ্য করতে হয় এবং তাদের বিপরীত পুনরুদ্ধারের বৈশিষ্ট্যগুলি ভোল্টেজ স্পাইকের কারণ হতে পারে, যা ডিভাইসের ব্যর্থতার দিকে পরিচালিত করে।

সমাধান:

ডিভাইস নির্বাচন: SiC ডায়োড পছন্দ করা হয় কারণ তাদের সিলিকন ডায়োডের তুলনায় 90% কম রিভার্স রিকভারি টাইম এবং 50% কন্ডাকশন লস হয়।
শোষণ সার্কিট ডিজাইন: সমান্তরাল RC বাফার সার্কিট ডায়োডের উভয় প্রান্তে ভোল্টেজ স্পাইকগুলিকে দমন করতে সংযুক্ত থাকে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ± 1100kV DC প্রজেক্টে, পিক ভোল্টেজ RC প্যারামিটার অপ্টিমাইজ করে রেট করা মানের 2.1 গুণ থেকে কমিয়ে 1.3 গুণ করা হয়েছে।
2. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (EMI) দমন
ডায়োডগুলির বিপরীত পুনরুদ্ধার প্রক্রিয়ার সময় উত্পন্ন উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি দোলন EMI ঘটাতে পারে এবং পাওয়ার গ্রিড যোগাযোগ সরঞ্জামগুলিতে হস্তক্ষেপ করতে পারে।

অপ্টিমাইজেশন ব্যবস্থা:

লেআউট অপ্টিমাইজেশান: ডায়োড লিডের দৈর্ঘ্য ছোট করুন এবং স্ট্রে ইনডাক্টেন্স কমিয়ে দিন।
ফিল্টার ডিজাইন: ডায়োডের আউটপুট টার্মিনালে সাধারণ মোড ইনডাক্ট্যান্স এবং Y ক্যাপাসিটর যোগ করুন যাতে উচ্চ- ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ দমন করা যায়। প্রকৃত পরীক্ষা দেখায় যে অপ্টিমাইজ করা EMI বিকিরণের তীব্রতা 15dB দ্বারা হ্রাস পেয়েছে।
3. তাপমাত্রা এবং জীবনকাল ব্যবস্থাপনা
পাওয়ার গ্রিড সরঞ্জামগুলির অপারেটিং পরিবেশ জটিল, এবং উচ্চ তাপমাত্রা ডায়োড জংশন তাপমাত্রা বৃদ্ধি এবং অ্যাক্সিলারেটর উপাদানগুলির বয়স বৃদ্ধির কারণ হতে পারে।

প্রযুক্তিগত পথ:

তাপ নকশা: তাপ সিঙ্ক এবং তরল কুলিং প্রযুক্তি ব্যবহার করে 150 ডিগ্রির নিচে জংশন তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ করে।
জীবন ভবিষ্যদ্বাণী: জংশন তাপমাত্রা এবং বর্তমান স্ট্রেস মডেলের উপর ভিত্তি করে, প্রতিরোধমূলক রক্ষণাবেক্ষণ অর্জনের জন্য একটি ডায়োড জীবন পূর্বাভাস অ্যালগরিদম স্থাপন করুন।