বিতরণকৃত বায়ু বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবস্থায় ডায়োডের ভূমিকা কী?

1, সংশোধন সার্কিট: এসি থেকে ডিসিতে দক্ষ রূপান্তর অর্জন করা
একটি বিতরণকৃত বায়ু বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবস্থার মূল কাজগুলির মধ্যে একটি হল বায়ু টারবাইন দ্বারা এসি পাওয়ার আউটপুটকে ব্যাটারিতে স্টোরেজ বা ডিসি লোডের সরাসরি ড্রাইভের জন্য ডিসি পাওয়ারে রূপান্তর করা। ডায়োড এই প্রক্রিয়ায় একটি অনিয়ন্ত্রিত রেকটিফায়ার ব্রিজ গঠন করে, একমুখী পরিবাহিতার মাধ্যমে এসি পাওয়ারের "সম্পূর্ণ তরঙ্গ সংশোধন" অর্জন করে, ইতিবাচক এবং ঋণাত্মক অর্ধচক্র এসি সংকেতকে একমুখী স্পন্দনশীল ডিসি শক্তিতে রূপান্তর করে।

প্রযুক্তিগত সুবিধা:

সরল এবং নির্ভরযোগ্য গঠন: তিন-ফেজ ডায়োড অনিয়ন্ত্রিত রেকটিফায়ার ব্রিজের জন্য জটিল কন্ট্রোল সার্কিটের প্রয়োজন ছাড়াই শুধুমাত্র ৬টি ডায়োডের প্রয়োজন হয় এবং এর ব্যর্থতার হার কম। উদাহরণস্বরূপ, ফুজির MUR60120 ডায়োড (ভোল্টেজ 1200V সহ্য করে, বর্তমান 60A রেট করা হয়েছে) ছোট এবং মাঝারি আকারের বায়ু টারবাইনে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যার পরিবাহী ভোল্টেজ মাত্র 0.7V এর ড্রপ এবং সিস্টেমে 98.5% এর সংশোধন দক্ষতা।
উল্লেখযোগ্য খরচ-কার্যকারিতা: IGBT বা MOSFET-এর সমন্বয়ে গঠিত নিয়ন্ত্রণযোগ্য রেকটিফায়ার সার্কিটের সাথে তুলনা করলে, ডায়োড রেকটিফায়ার ব্রিজের খরচ ৬০%-এর বেশি কমে যায়, এবং ড্রাইভিং সার্কিট এবং তাপ অপচয় ডিজাইনের কোনো প্রয়োজন নেই, যা উল্লেখযোগ্যভাবে সিস্টেমের প্রাথমিক বিনিয়োগ হ্রাস করে।
কঠোর পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া: ডায়োডটি -40 ডিগ্রি থেকে 150 ডিগ্রি তাপমাত্রার মধ্যে স্থিরভাবে কাজ করতে পারে, বায়ু শক্তি উৎপাদনের পরিস্থিতিতে উচ্চ তাপমাত্রা, ধূলিকণা এবং কম্পন সহ্য করতে পারে এবং 20 বছরেরও বেশি জীবনকাল থাকতে পারে।
ইঞ্জিনিয়ারিং কেস:
একটি অফশোর উইন্ড ফার্ম ঐতিহ্যগত মডুলার মাল্টি-লেভেল রেকটিফায়ার ভালভ (MMC) প্রতিস্থাপন করতে ডায়োড রেকটিফায়ার ভালভ ব্যবহার করে। একই ট্রান্সমিশন ক্ষমতার অধীনে, কনভার্টার স্টেশন ভলিউম 80%, ওজন 65% এবং ইনস্টলেশনের সময় 20% হ্রাস করেছে। মূল কারণ হল যে ডায়োড রেকটিফায়ার ভালভের প্রতিটি সাবমডিউলকে স্বাধীনভাবে নিয়ন্ত্রণ করতে হবে না, ব্যর্থতার সম্ভাবনা 90% কমিয়ে দেয় এবং MMC এর তুলনায় 20% দ্বারা পরিবাহী ক্ষতি হ্রাস করে, যার ফলে সিস্টেমের দক্ষতা 3.2% বৃদ্ধি পায়।

2, বিরোধী বিপরীত সংযোগ সুরক্ষা: সিস্টেম নিরাপত্তার জন্য প্রতিরক্ষা প্রথম লাইন নির্মাণ
বিতরণকৃত বায়ু বিদ্যুৎ সরবরাহ ব্যবস্থার চার্জিং ইন্টারফেস একাধিক পাওয়ার ইনপুট (যেমন মেইন পাওয়ার, ডিজেল জেনারেটর এবং ব্যাটারি) এর সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ হতে হবে। যদি ব্যবহারকারী ভুলবশত পাওয়ার সাপ্লাইয়ের পোলারিটি উল্টে দেয়, তাহলে এটি অভ্যন্তরীণ ক্যাপাসিটার, MOSFET এবং কন্ট্রোলারের অন্যান্য উপাদানগুলিকে পুড়িয়ে ফেলতে পারে। পাওয়ার ইনপুটে সিরিজে ডায়োড সংযোগ করে, একটি কম-খরচ এবং অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য অ্যান্টি-রিভার্স সুরক্ষা সার্কিট তৈরি করা যেতে পারে।

ডিজাইন পয়েন্ট:

ফরোয়ার্ড কন্ডাকশন ভোল্টেজ ড্রপের অপ্টিমাইজেশন: Schottky ডায়োডের (যেমন MBR1045CT) ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ মাত্র 0.3V, এবং 5kW লেভেল কন্ট্রোলারে পরিবাহী ক্ষতি 0.6% এর কম, যা প্রচলিত সিলিকন ডায়োডের (0.7V) তুলনায় অনেক কম।
রিভার্স লিকেজ কারেন্ট কন্ট্রোল: আদর্শ ডায়োড আইসি (যেমন LTC4412) রিভার্স লিকেজ কারেন্টকে 1 μA এর নিচে দমন করতে পারে, স্ট্যান্ডবাই মোডে লিকেজ কারেন্টের কারণে ব্যাটারির ক্ষমতার অবনতি এড়াতে পারে।
সার্জ কারেন্ট দমন: এনটিসি থার্মিস্টরগুলিকে ডায়োডের সাথে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত করার মাধ্যমে, পাওয়ার অনের মুহূর্তে সার্জ কারেন্ট সীমিত হতে পারে, ডাউনস্ট্রিম ক্যাপাসিটরকে রক্ষা করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট ব্র্যান্ডের স্ট্যাকড এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেম "Schottky diode+NTC থার্মিস্টর" এর একটি যৌগিক স্কিম গ্রহণ করে। বিপরীত সংযোগ পরীক্ষায়, বিপরীত কারেন্ট 10mA এর মধ্যে সীমাবদ্ধ এবং সিস্টেমটি ক্ষতিগ্রস্ত হয় না।
ব্যর্থতা মোড বিশ্লেষণ:
একটি বায়ু শক্তি কন্ট্রোলারের রক্ষণাবেক্ষণের ক্ষেত্রে, অ্যান্টি-রিভার্স সুরক্ষার অভাবের কারণে, ব্যবহারকারী ভুলভাবে পাওয়ার সাপ্লাই সংযুক্ত করেছে, যার ফলে ইনপুট ক্যাপাসিটরের বিস্ফোরণ ঘটে। ফলো-উন্নয়ন পরিকল্পনাটি "Schottky ডায়োড+সেলফ রিকভারিং ফিউজ" এর একটি যৌগিক সার্কিট গ্রহণ করে, যা ডায়োডকে কেটে দেয় এবং উল্টে গেলে ফিউজটি গলে যায়, ত্রুটিটিকে সম্পূর্ণ আলাদা করে এবং রক্ষণাবেক্ষণের খরচ 80% কমিয়ে দেয়।

3, শক্তি পুনরুদ্ধার পথ নিয়ন্ত্রণ: ব্রেকিং প্রতিরোধকের পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট অপ্টিমাইজ করা
যখন বাতাসের গতি রেট করা মানকে ছাড়িয়ে যায়, তখন বায়ু টারবাইনকে পিচ নিয়ন্ত্রণ বা ব্রেকিং প্রতিরোধকের মাধ্যমে অতিরিক্ত শক্তি খরচ করতে হবে। যদি ব্রেক রেসিস্টর সার্কিট সঠিকভাবে ডিজাইন করা না হয়, তাহলে বিপরীত কারেন্ট IGBT বডি ডায়োডের মাধ্যমে কন্ট্রোলারে প্রবাহিত হতে পারে, যার ফলে কম্পোনেন্ট অতিরিক্ত গরম হতে পারে। ডায়োড একটি স্বাধীন শক্তি পুনরুদ্ধারের পথ তৈরি করতে পারে, এটি নিশ্চিত করে যে ব্রেকিং কারেন্ট শুধুমাত্র প্রতিরোধকের মাধ্যমে মুক্তি পায়।

সাধারণ অ্যাপ্লিকেশন:

বক সার্কিট ফ্রিহুইলিং ডায়োড: DC/DC বক সার্কিটে, ফ্রিহুইলিং ডায়োডগুলি (যেমন 1N5819WS) ইন্ডাকটিভ এনার্জি স্টোরেজের জন্য একটি রিলিজ পাথ প্রদান করে, যখন IGBT বন্ধ থাকে তখন উচ্চ ভোল্টেজ ব্যাক ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স তৈরি করা এড়িয়ে যায়। প্রকৃত পরীক্ষার তথ্য অনুসারে, এই স্কিমটি ব্যবহার করে ব্রেকিং প্রতিরোধকের তাপমাত্রা বৃদ্ধি 120 ডিগ্রী থেকে 85 ডিগ্রীতে হ্রাস পেয়েছে এবং সিস্টেমের কার্যকারিতা 3.2% বৃদ্ধি পেয়েছে।
বুস্ট সার্কিট অ্যান্টি ব্যাকফ্লো ডায়োড: একটি বুস্ট সার্কিটে, একটি ডায়োড (যেমন MBR20100CT) আউটপুট ভোল্টেজকে ইনপুট টার্মিনালে ব্যাকফ্লো হতে বাধা দেয়, কম-ভোল্টেজ সাইড কম্পোনেন্টগুলিকে রক্ষা করে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট ব্র্যান্ডের 5kW উইন্ড পাওয়ার ইনভার্টার এই স্কিমটি গ্রহণ করার পরে, ব্রেকিং প্রতিরোধকের পরিষেবা জীবন তিন গুণ বাড়ানো হয় এবং রক্ষণাবেক্ষণ চক্র 6 মাস থেকে 18 মাস পর্যন্ত বাড়ানো হয়।
4, নতুন উপাদান অ্যাপ্লিকেশন: সিলিকন কার্বাইড ডায়োড ড্রাইভ সিস্টেম আপগ্রেড
সিলিকন কার্বাইড (SiC) ডায়োডের পরিপক্কতার সাথে, তাদের শূন্য বিপরীত চার্জ পুনরুদ্ধার (Qrr ≈ 0) এবং উচ্চ তাপমাত্রা প্রতিরোধের (200 ডিগ্রি ) বৈশিষ্ট্যগুলি বিতরণ করা বায়ু শক্তি সরবরাহের ক্ষেত্রে সিলিকন ভিত্তিক ডায়োডগুলির প্রতিস্থাপনকে ত্বরান্বিত করছে৷ উদাহরণস্বরূপ, ক্রি-এর C3D10060A SiC Schottky ডায়োড 100A/600V অবস্থার অধীনে সিলিকন ডায়োডের তুলনায় 75% পরিবাহী ক্ষতি কমায়, বিপরীত পুনরুদ্ধারের ক্ষতি শূন্যের কাছাকাছি।

আবেদনের দৃশ্য:

উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি DC/DC কনভার্টার: SiC ডায়োডগুলি সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি 200kHz-এর উপরে বৃদ্ধি করতে পারে, উল্লেখযোগ্যভাবে ইন্ডাক্টর এবং ক্যাপাসিটরগুলির আকার হ্রাস করে৷ একটি নির্দিষ্ট ব্র্যান্ডের 10kW উইন্ড ইনভার্টারে SiC ডায়োডগুলি গ্রহণ করার পরে, ভলিউম 40% হ্রাস করা হয়, ওজন 30% হ্রাস করা হয় এবং শক্তির ঘনত্ব 5kW/kg-এ বৃদ্ধি করা হয়।
মাঝারি ভোল্টেজ ফ্রিকোয়েন্সি রূপান্তরকারী: 10kV বায়ু শক্তি রূপান্তরকারীতে, SiC ডায়োডগুলি ক্যাসকেডের সংখ্যা এবং নিম্ন সিস্টেমের জটিলতা কমাতে পারে। সিমেন্স 9-স্তরের আউটপুট অর্জন করতে, সমান সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সি তিনগুণ করতে, হারমোনিক বিকৃতি কমিয়ে 1.5% এর নিচে, এবং ফিল্টার ভলিউম 40% কমাতে SiC ডায়োড সহ একটি পাঁচ স্তরের ক্যাসকেডেড H-ব্রিজ টপোলজি ব্যবহার করে।