এনার্জি সিস্টেমে ডায়োড শর্ট সার্কিট বা ওপেন সার্কিটের পরিণতি কী?

一, ডায়োড শর্ট সার্কিট ফল্টের চেইন প্রতিক্রিয়া
1. শর্ট সার্কিট প্রক্রিয়া এবং ট্রিগার শর্ত
একটি ডায়োড শর্ট সার্কিট সাধারণত চিপ ব্রেকডাউন, প্যাকেজিং ক্র্যাকিং বা দুর্বল সোল্ডারিংয়ের কারণে ঘটে। উচ্চ তাপমাত্রা এবং উচ্চ আর্দ্রতার পরিবেশে, প্যাকেজিং উপকরণগুলির আর্দ্রতা শোষণ এবং প্রসারণের ফলে অভ্যন্তরীণ ধাতবকরণ স্তরটি ভেঙে যেতে পারে; ওভারভোল্টেজ পরিস্থিতিতে, পিএন জংশনগুলি তুষারপাতের কারণে স্থায়ীভাবে সঞ্চালিত হতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি ফটোভোলটাইক বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রজেক্টে বজ্রপাতের কারণে ডায়োডের বিপরীত ওভারভোল্টেজের কারণে 10ms এর মধ্যে একটি শর্ট সার্কিট হয়েছে।

2. সিস্টেম স্তরের প্রভাব
(1) শক্তি সঞ্চালন পথ পরিবর্তন
রেকটিফায়ার সার্কিটের ব্যর্থতা: একটি ব্রিজ রেকটিফায়ার সার্কিটে, যদি একটি ডায়োড শর্ট সার্কিট হয় তবে এটি AC এবং DC পক্ষের মধ্যে সরাসরি পরিবাহিত হবে, যা ট্রান্সফরমার বা ইন্ডাক্টর স্যাচুরেশনের দিকে পরিচালিত করবে। একটি নির্দিষ্ট এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম প্রকল্পের রেকটিফায়ার ডায়োডে একটি শর্ট সার্কিটের কারণে, ইনপুট কারেন্ট রেটিং মানের তিনগুণ বেড়ে যায় এবং 5 সেকেন্ডের মধ্যে ট্রান্সফরমারটি পুড়ে যায়।
ফ্রিহুইলিং সার্কিটে শর্ট সার্কিট: মোটর ড্রাইভ বা ইনডাকটিভ এনার্জি স্টোরেজ সার্কিটে, ফ্রিহুইলিং ডায়োডে একটি ছোট-সার্কিট এনার্জি ফিডব্যাক পাথকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল প্রজেক্টে, ফ্রিহুইলিং ডায়োডে একটি শর্ট সার্কিটের কারণে, মোটরের পিছনের ইলেক্ট্রোমোটিভ বল সরাসরি পাওয়ার ডিভাইসে প্রয়োগ করা হয়েছিল, যার ফলে IGBT মডিউলটি 100 μs এর মধ্যে বিস্ফোরিত হয়।
(2) সুরক্ষা ব্যবস্থা ব্যর্থতা
অ্যান্টি-রিভার্স সুরক্ষা ব্যর্থতা: DC সিস্টেমে, অ্যান্টি-রিভার্স ডায়োডে একটি শর্ট সার্কিট যখন পাওয়ার পোলারিটি বিপরীত হয় তখন সরঞ্জামগুলির সরাসরি ক্ষতি করতে পারে। একটি নির্দিষ্ট ডেটা সেন্টারে UPS প্রকল্পটি 500000 ইউয়ানের বেশি ক্ষতির সম্মুখীন হয়েছে অ্যান্টি-রিভার্স ডায়োডের একটি ছোট-সার্কিটের কারণে, যার কারণে রক্ষণাবেক্ষণের ভুল অপারেশনের সময় রেকটিফায়ার মডিউলটি পুড়ে যায়।
ওভারভোল্টেজ সুরক্ষা বাইপাস: টিভিএস ডায়োড শর্ট সার্কিটের কারণে এটি তার ক্ল্যাম্পিং ফাংশন হারাবে এবং ওভারভোল্টেজ সরাসরি পরবর্তী সার্কিটে প্রেরণ করা হবে। একটি নির্দিষ্ট ফটোভোলটাইক অ্যারে প্রোজেক্টে একটি TVS ডায়োড শর্ট সার্কিটের কারণে, উপাদানগুলির আউটপুট ভোল্টেজ 1000V (রেট 600V) পর্যন্ত বেড়েছে, যার ফলে বড় আকারের ইনভার্টার ব্যর্থতা ঘটছে।
(3) থার্মাল পলাতক ঝুঁকি
একটি শর্ট সার্কিট বর্তমান পথের পরিবর্তন ঘটায়, যার ফলে স্থানীয় বর্তমান ঘনত্ব উল্লেখযোগ্য বৃদ্ধি পায়। একটি বায়ু শক্তি রূপান্তরকারী প্রকল্পের একটি পরীক্ষায় দেখা গেছে যে একটি ডায়োড শর্ট সার্কিটের পরে, 2 সেকেন্ডের মধ্যে সংলগ্ন পাওয়ার ডিভাইসগুলির সংযোগের তাপমাত্রা 85 ডিগ্রি থেকে 200 ডিগ্রি পর্যন্ত বেড়ে যায়, যার ফলে চেইন তাপীয় পতন ঘটে।

2, ডায়োড খোলা সার্কিট ফল্ট সিস্টেমিক বিপদ
1. ওপেন সার্কিট মেকানিজম এবং সাধারণ পরিস্থিতি
ওপেন সার্কিট সাধারণত ঢালাইয়ের পতন, চিপ ভাঙ্গা বা সীসা ভাঙ্গার কারণে ঘটে। কম্পন পরিবেশে (যেমন বৈদ্যুতিক যান), সীসা ক্লান্তি ফ্র্যাকচার একটি সাধারণ কারণ; উচ্চ তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে, প্যাকেজিং এবং চিপের তাপীয় সম্প্রসারণ সহগের মধ্যে অমিলের কারণে ক্র্যাকিং হতে পারে।

2. সিস্টেম স্তরের প্রভাব
(1) শক্তি সঞ্চালন বাধা
সংশোধন আউটপুট ক্ষতি: একটি তিন-ফেজ সংশোধন সার্কিটে, যদি একটি ডায়োড খোলা সার্কিট করা হয়, এটি আউটপুট ভোল্টেজের লহর বৃদ্ধির কারণ হবে। একটি নির্দিষ্ট শিল্প বিদ্যুৎ সরবরাহ প্রকল্পের ফলে ডায়োডের খোলা সার্কিটের কারণে আউটপুট ভোল্টেজের লহর 5% থেকে 30% পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, যার ফলে লোড সরঞ্জামের ভুল কাজ হয়।
সংযোগ বিচ্ছিন্ন ফ্রিহুইলিং সার্কিট: একটি ইন্ডাকটিভ এনার্জি স্টোরেজ সার্কিটে, একটি উন্মুক্ত ফ্রিহুইলিং ডায়োড ইন্ডাক্টরের শক্তিকে কোথাও ছেড়ে দিতে পারে না, যার ফলে উচ্চ ভোল্টেজ স্পাইক হয়। একটি নির্দিষ্ট LED ড্রাইভার প্রজেক্ট ফ্রি-হুইলিং ডায়োডে একটি খোলা সার্কিটের কারণে 800V (রেট 400V) ইন্ডাক্টর ভোল্টেজ বৃদ্ধি পেয়েছে, যার ফলে MOSFET ব্রেকডাউন হয়েছে।
(2) সুরক্ষা ফাংশন ক্ষতি
ওভারকারেন্ট সুরক্ষা ব্যর্থতা: একটি সমান্তরাল ডায়োড গ্রুপে, ডায়োডগুলির একটি খোলা থাকলে, অবশিষ্ট ডায়োডগুলিকে আরও বড় কারেন্ট বহন করতে হবে। একটি নির্দিষ্ট এনার্জি স্টোরেজ ব্যাটারি ব্যালেন্সিং সার্কিট প্রজেক্টের কারণে একটি ডায়োডের একটি খোলা সার্কিটের কারণে অন্যান্য ডায়োডগুলি ওভারলোড এবং বার্নআউট হয়ে যায়, যার ফলে ব্যাটারি প্যাকটি অতিরিক্ত চার্জ হয়ে যায়।
আইসোলেশন ফাংশন ব্যর্থতা: ফটোভোলটাইক মডিউল স্তর সুরক্ষায়, বাইপাস ডায়োডে একটি খোলা সার্কিট হট স্পট প্রভাবকে আরও বাড়িয়ে তুলতে পারে। একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশন প্রকল্পে বাইপাস ডায়োডের খোলা সার্কিটের কারণে, ছায়া বাধার অধীনে একটি নির্দিষ্ট উপাদানের তাপমাত্রা 150 ডিগ্রি বেড়ে যায়, যার ফলে কাচ ভেঙে যায়।
(3) সিস্টেমের স্থিতিশীলতা হ্রাস পায়
ওপেন সার্কিট সার্কিট টপোলজিতে পরিবর্তন আনতে পারে, যা অনুরণন বা দোলন হতে পারে। একটি নির্দিষ্ট বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং মডিউল প্রকল্পে একটি ডায়োড ওপেন সার্কিটের অভিজ্ঞতা হয়েছিল, যার ফলে এলএলসি রেজোন্যান্ট সার্কিটটি বিচ্ছিন্ন হয়ে যায় এবং আউটপুট ভোল্টেজ ± 15% এর বেশি ওঠানামা করে, একটি প্রতিরক্ষামূলক শাটডাউন ট্রিগার করে।

3, সাধারণ শক্তি সিস্টেমে ত্রুটির পরিণতি
1. ফটোভোলটাইক পাওয়ার জেনারেশন সিস্টেম
উপাদান স্তরের প্রভাব: বাইপাস ডায়োডে একটি খোলা সার্কিট আংশিকভাবে বাধা দিলে উপাদানটির তাপীয় স্পট তাপমাত্রা সীমা অতিক্রম করতে পারে, প্যাকেজিং উপাদানের বার্ধক্যকে ত্বরান্বিত করে; শর্ট সার্কিটের কারণে ডিসি সাইড আর্ক ফল্ট হতে পারে। একটি 5MW ফটোভোলটাইক পাওয়ার স্টেশনের পরিসংখ্যান অনুসারে, ডায়োড ব্যর্থতার জন্য 18% উপাদানের ব্যর্থতার জন্য দায়ী, যার ফলে বার্ষিক 500000 kWh শক্তি উৎপাদনের ক্ষতি হয়।
ইনভার্টার স্তরের প্রভাব: রেকটিফায়ার ডায়োডের শর্ট সার্কিট অনিয়ন্ত্রিত ডিসি বাস ভোল্টেজের কারণ হতে পারে, যা IGBT মডিউল বিস্ফোরণের দিকে পরিচালিত করে; ওপেন সার্কিট মাঝে মাঝে ইনপুট কারেন্টের দিকে নিয়ে যায়, যার ফলে ট্রান্সফরমার শব্দ এবং কম্পন ঘটে।
2. শক্তি সঞ্চয় সিস্টেম
ব্যাটারি ব্যালেন্সিং ইমপ্যাক্ট: ব্যালেন্সিং সার্কিট ডায়োডে খোলা সার্কিট ব্যাটারি প্যাকে অসঙ্গতি বাড়াতে পারে এবং সাইকেল লাইফ কমিয়ে দিতে পারে; শর্ট সার্কিটের কারণে ওভারচার্জিং/ওভারডিসচার্জিং হতে পারে। একটি নির্দিষ্ট শক্তি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশন প্রকল্পের ব্যালেন্সিং ডায়োডে ত্রুটির কারণে, ব্যাটারি প্যাকের ক্ষমতা হ্রাসের হার 3%/বছর থেকে 8%/বছরে বেড়েছে।
DC/DC রূপান্তর প্রভাব: সিঙ্ক্রোনাস রেকটিফায়ার ডায়োডের ওপেন সার্কিট 10% এর বেশি দক্ষতা হ্রাস করতে পারে; শর্ট সার্কিটের কারণে আউটপুট ভোল্টেজ ওভারশুট হতে পারে।
3. বৈদ্যুতিক গাড়ির চার্জিং সিস্টেম
চার্জিং মডিউল প্রভাব: পিএফসি সার্কিট ডায়োড শর্ট সার্কিট ইনপুট বর্তমান বিকৃতির হার মানকে ছাড়িয়ে যেতে পারে, গ্রিড সুরক্ষা ট্রিগার করে; একটি খোলা সার্কিটের কারণে পাওয়ার ফ্যাক্টর 0.7 এর নিচে নেমে যাবে এবং পাওয়ার গ্রিড থেকে জরিমানা হবে।
গাড়ির চার্জারের প্রভাব: আউটপুট রেকটিফায়ার ডায়োডের খোলা সার্কিট চার্জিং বাধা সৃষ্টি করবে; একটি শর্ট সার্কিটের কারণে ব্যাটারিতে ওভারভোল্টেজ হতে পারে। একটি নির্দিষ্ট যানবাহন প্রত্যাহার করার ঘটনায়, আউটপুট ডায়োড শর্ট সার্কিটের ঝুঁকির কারণে 20000 টিরও বেশি যানবাহন প্রত্যাহার করা হয়েছিল।
4, ত্রুটি নির্ণয় এবং সুরক্ষা কৌশল
1. অনলাইন পর্যবেক্ষণ প্রযুক্তি
ভোল্টেজ/কারেন্ট মনিটরিং: হল সেন্সরগুলির মাধ্যমে ডায়োড জুড়ে ভোল্টেজ এবং কারেন্টের রিয়েল টাইম পর্যবেক্ষণ, 10%-এর বেশি অস্বাভাবিক ওঠানামা হলে অ্যালার্ম ট্রিগার করে।
Infrared temperature measurement: Infrared thermal imager is used to monitor the surface temperature of the diode. When the junction temperature exceeds the limit (such as SiC diode>175 ডিগ্রি ), এটি স্বয়ংক্রিয়ভাবে বন্ধ হয়ে যাবে।
ইম্পিডেন্স স্পেকট্রাম বিশ্লেষণ: ডায়োডের সমতুল্য সিরিজ রেজিস্ট্যান্স সনাক্ত করতে উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল ইনজেকশনের মাধ্যমে, ইম্পিড্যান্স ওপেন সার্কিটে অসীম এবং শর্ট সার্কিটে শূন্যের কাছে পৌঁছায়।
2. অপ্রয়োজনীয় নকশা
সমান্তরাল অপ্রয়োজনীয়তা: একাধিক ডায়োড সমান্তরালভাবে জটিল সার্কিটগুলিতে সংযুক্ত থাকে এবং সিস্টেমটি একটি একক ত্রুটির ক্ষেত্রেও কাজ করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট বায়ু শক্তি বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল 4টি সমান্তরাল SiC ডায়োড ব্যবহার করে এবং একটি একক খোলা সার্কিটের পরে সিস্টেমের কার্যকারিতা শুধুমাত্র 2% হ্রাস পায়।
ব্যাকআপ পাথ: অ্যান্টি রিভার্স সার্কিটে একটি ডায়োডের সাথে সমান্তরালভাবে একটি যান্ত্রিক সুইচ ইনস্টল করুন এবং ডায়োড ব্যর্থ হলে স্বয়ংক্রিয়ভাবে সুইচ পাথে চলে যান।
3. উপাদান এবং প্রক্রিয়া আপগ্রেড
আর্দ্রতা প্রতিরোধী প্যাকেজিং: সিরামিক বা বায়ুরোধী প্যাকেজিং ডবল 85 পরীক্ষার (85 ডিগ্রি /85% RH/1000h) মাধ্যমে নির্ভরযোগ্যতা যাচাই করতে ব্যবহৃত হয়।
কম স্ট্রেস সোল্ডারিং: কম্পন পরীক্ষার মাধ্যমে ক্লান্তি প্রতিরোধের যাচাই করতে সীসা-মুক্ত সোল্ডার এবং ইলাস্টিক লিড ব্যবহার করুন (যেমন 5-2000Hz/10g)।
5, কেস স্টাডি: অফশোর উইন্ড পাওয়ার কনভার্টারে ডায়োড ফল্ট
একটি নির্দিষ্ট অফশোর উইন্ড পাওয়ার প্রজেক্ট একটি টাইফুন প্রবণ এলাকায় অবস্থিত এবং আসল ডিজাইনে সাধারণ সিলিকন{0}}ভিত্তিক ডায়োড ব্যবহার করা হয়েছে। অপারেশনের 2 বছর পরে, কম্পনের কারণে একাধিক ডায়োড লিড ভেঙে গেছে (ওপেন সার্কিট), এবং লবণ স্প্রে ক্ষয়ের কারণে 3টি ডায়োড শর্ট সার্কিট হয়েছে। ত্রুটির কারণ:

এনার্জি ট্রান্সমিশন ব্যাহত: 12টি ইনভার্টার বন্ধ হয়ে গেছে, যার ফলে প্রতি ইনভার্টারে 50MWh এর বেশি বিদ্যুৎ উৎপাদনের দৈনিক ক্ষতি হচ্ছে;
সরঞ্জাম চেইন ক্ষতি: শর্ট সার্কিট দ্বারা সৃষ্ট IGBT মডিউল বিস্ফোরণ, মেরামতের খরচ 2 মিলিয়ন ইউয়ান ছাড়িয়ে গেছে;
সিস্টেমের স্থায়িত্বের অবনতি: ওপেন সার্কিট বিরতিহীন ইনপুট কারেন্টের দিকে নিয়ে যায় এবং ট্রান্সফরমারের শব্দ 85dB পর্যন্ত পৌঁছায় (ডিজাইন)<65dB).
উন্নতি পরিকল্পনার মধ্যে রয়েছে:

ডিভাইস আপগ্রেড: SiC ডায়োড এবং সিরামিক প্যাকেজিং দিয়ে প্রতিস্থাপন করুন;
কাঠামোগত শক্তিবৃদ্ধি: কম্পন হ্রাস বন্ধনী এবং তিনটি প্রমাণ আবরণ ব্যবহার করে;
মনিটরিং আপগ্রেড: ইনফ্রারেড তাপমাত্রা এবং কম্পন সেন্সর স্থাপন করুন।
উন্নতির পর, কোনো ডায়োড ব্যর্থতা ছাড়াই সিস্টেমটি একটানা 3 বছর ধরে চলছে, বার্ষিক বিদ্যুৎ উৎপাদন 12% বৃদ্ধি এবং রক্ষণাবেক্ষণ খরচ 70% হ্রাস পেয়েছে।