ডায়োড ব্যর্থতা শক্তি সঞ্চয় সিস্টেমের দক্ষতা হ্রাস হতে পারে?

一, ডায়োড ব্যর্থতা মোড এবং দক্ষতা হ্রাস প্রক্রিয়া
1. বিপরীত পুনরুদ্ধারের বৈশিষ্ট্যের অবনতি
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি স্যুইচিং পরিস্থিতিতে, যেমন এনার্জি স্টোরেজ কনভার্টার পিসিএসে আইজিবিটি মডিউলের অ্যান্টি প্যারালাল ফ্রিহুইলিং ডায়োড, ডায়োডের বিপরীত পুনরুদ্ধার সময় (Trr) এবং পুনরুদ্ধার চার্জ (Qrr) হল মূল প্যারামিটার যা কার্যকারিতা নির্ধারণ করে। যখন Trr খুব দীর্ঘ হয় বা Qrr খুব বড় হয়, ডায়োডটি বন্ধ করার প্রক্রিয়া চলাকালীন একটি উল্লেখযোগ্য "টেইল কারেন্ট" গঠন করবে, যা নিম্নলিখিত সমস্যাগুলির দিকে পরিচালিত করবে:

সুইচ লসের আকস্মিক বৃদ্ধি: প্রতি 10ns Trr বৃদ্ধির জন্য, সুইচ লস 5% -8% বৃদ্ধি পেতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি নির্দিষ্ট ফোটোভোলটাইক ইনভার্টার ক্ষেত্রে, Trr 35ns থেকে 80ns এ অবনতির পর, সিস্টেমের কার্যকারিতা 3.7% কমে যায় এবং MOSFET তাপমাত্রা 15 ডিগ্রি বৃদ্ধি পায়।
ভোল্টেজ স্পাইক এবং ইএমআই হস্তক্ষেপ: অস্বাভাবিক Qrr বাস ভোল্টেজের বিপরীতে স্পাইক সৃষ্টি করতে পারে (যেমন 1000V থেকে 1200V পর্যন্ত হঠাৎ বৃদ্ধি), নিরোধক ভাঙ্গনের ঝুঁকি তৈরি করে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক হস্তক্ষেপ (EMI) ফিল্টারিংয়ের খরচ বাড়ায়।
2. তাপীয় পলাতক এবং পরামিতি প্রবাহ
যখন ডায়োডের জংশন তাপমাত্রা (Tj) রেট করা মান (যেমন 150 ডিগ্রি) অতিক্রম করে, তখন নিম্নলিখিত দুষ্ট চক্রটি ট্রিগার হবে:

লিকেজ কারেন্ট সার্জ: উচ্চ তাপমাত্রায়, রিভার্স লিকেজ কারেন্ট (IR) 10 μA থেকে 100 μA পর্যন্ত বৃদ্ধি পেতে পারে, যার ফলে স্ট্যাটিক পাওয়ার খরচ দশগুণ বৃদ্ধি পায়।
পরামিতি অবক্ষয়: ফরোয়ার্ড ভোল্টেজ ড্রপ (ভিএফ) তাপমাত্রার সাথে বৃদ্ধি পায় (যেমন 0.8V থেকে 1.2V পর্যন্ত), সরাসরি পরিবাহন দক্ষতা হ্রাস করে। ভ্যানডিয়াম ফ্লো ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমের একটি কেস স্টাডি দেখায় যে যখন ইলেক্ট্রোলাইট তাপমাত্রা 25 ডিগ্রী থেকে 45 ডিগ্রীতে বৃদ্ধি পায়, তখন ডায়োড ভিএফ 0.3V বৃদ্ধি পায় এবং সিস্টেম চার্জিং এবং ডিসচার্জিং দক্ষতা 2.1% হ্রাস পায়।
3. প্যাকেজিং ব্যর্থতা এবং যোগাযোগ ব্যর্থতা
প্যাকেজিং ত্রুটিগুলি (যেমন TO-220 পিন অক্সিডেশন, প্লাস্টিকের প্যাকেজিং আর্দ্রতা শোষণ) হতে পারে:

তাপ প্রতিরোধের বৃদ্ধি: দুর্বল যোগাযোগের কারণে তাপীয় প্রতিরোধের (R θ JA) 2 ডিগ্রি /W থেকে 5 ডিগ্রি /W পর্যন্ত বৃদ্ধি পায়, তাপীয় রনঅওয়েকে ত্বরান্বিত করে।
যান্ত্রিক চাপের ক্ষতি: কম্পন পরিবেশে পিন ভাঙার ঝুঁকি বেড়ে যায়। একটি বায়ু শক্তি রূপান্তরকারীর ক্ষেত্রে, পরিবহন কম্পনের কারণে ডায়োড পিনের 10% মাইক্রোক্র্যাক ছিল এবং 3 মাস অপারেশনের পরে ব্যর্থতার হার বেড়ে যায়।
2, সাধারণ পরিস্থিতিতে দক্ষতা হ্রাস বিশ্লেষণ
1. এনার্জি স্টোরেজ কনভার্টারে ডায়োড ফল্ট (PCS)
দ্বিমুখী DC-ডিসি রূপান্তরকারীগুলিতে, অ্যান্টি প্যারালাল ফ্রিহুইলিং ডায়োডের একটি ত্রুটি হতে পারে:

বিরতিহীন কারেন্ট: যখন একটি ওপেন সার্কিট ফল্ট থাকে, তখন ইন্ডাক্টর কারেন্ট প্রবাহিত হতে পারে না, মডিউল ক্যাপাসিটর ভোল্টেজ (Uac) ক্রমাগত কমতে থাকে এবং সিস্টেমের আউটপুট পাওয়ার 30% -50% কমে যায়।
ব্রিজ আর্ম ডাইরেক্ট কানেকশন: শর্ট সার্কিট ফল্ট হলে ওভারকারেন্টের কারণে IGBT পুড়ে যায়। একটি এনার্জি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশনের ক্ষেত্রে, একটি একক ডায়োড শর্ট সার্কিটের ফলে PCS রক্ষণাবেক্ষণের খরচ 500000 ইউয়ানের বেশি হয়৷
2. ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমে (BMS) ডায়োডের ত্রুটি
ব্যালেন্সিং সার্কিটে, ব্যাটারি ওভারচার্জিং প্রতিরোধ করতে ডায়োডগুলি ব্যবহার করা হয় এবং তাদের ত্রুটিগুলি হতে পারে:

ভারসাম্য ব্যর্থতা: একটি ওপেন সার্কিট ত্রুটি একটি একক ব্যাটারির ভোল্টেজে ভারসাম্যহীনতার সৃষ্টি করে। একটি লিথিয়াম ব্যাটারি এনার্জি স্টোরেজ সিস্টেমের ক্ষেত্রে, ডায়োডে একটি খোলা সার্কিটের কারণে, একটি নির্দিষ্ট ব্যাটারি 4.5V (4.2V রেট দেওয়া) ওভারচার্জ হয়ে যায়, যা তাপীয় পলাতক হয়ে যায়।
রিভার্স লিকেজ: শর্ট সার্কিট ত্রুটির কারণে ব্যাটারি প্যাকের স্ব-স্রাব হার বৃদ্ধি পায়, যার ফলে সিস্টেম স্ট্যান্ডবাই লস 20% -30% বৃদ্ধি পায়।
3. অক্জিলিয়ারী পাওয়ার সাপ্লাইতে ডায়োড ফল্ট
ডিসি/ডিসি অক্জিলিয়ারী পাওয়ার সাপ্লাইতে, ডায়োডগুলি কন্ট্রোল সার্কিটগুলির জন্য পাওয়ার সাপ্লাই সরবরাহ করতে ব্যবহৃত হয় এবং তাদের ত্রুটিগুলি হতে পারে:

নিয়ন্ত্রণ অস্থিরতা: একটি খোলা সার্কিট ত্রুটি বিএমএস বা পিসিএস নিয়ন্ত্রণ বোর্ডের শক্তি হারাতে পারে, সিস্টেম বন্ধ হওয়ার ঝুঁকি বাড়ায়। একটি এনার্জি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশনের কেস স্টাডিতে, অক্জিলিয়ারী পাওয়ার ডায়োডে একটি খোলা সার্কিটের কারণে, পুরো পিসিএস সিস্টেমটি একই সাথে বন্ধ হয়ে যায়, যার ফলে গ্রিড ফ্রিকোয়েন্সি নিয়ন্ত্রণ ব্যর্থ হয়।
দক্ষতা লাফ: একটি শর্ট সার্কিট ত্রুটির কারণে সহায়ক পাওয়ার সাপ্লাইয়ের কার্যক্ষমতা 90% থেকে 70% কমে যায়, যার ফলে সিস্টেমের স্ব-ব্যবহারে দ্বিগুণ-গুণ বৃদ্ধি ঘটে।
3, দক্ষতা অপ্টিমাইজেশান কৌশল এবং প্রযুক্তিগত অনুশীলন
1. গতিশীল পর্যবেক্ষণ এবং স্বাস্থ্য ব্যবস্থাপনা
অনলাইন প্যারামিটার মনিটরিং: একটি অসিলোস্কোপের মাধ্যমে VF, IR, Trr এবং অন্যান্য প্যারামিটারগুলি ক্যাপচার করুন এবং থ্রেশহোল্ড অ্যালার্ম সেট করুন (যেমন VF 10% বেড়ে গেলে অ্যালার্ম ট্রিগার করা)।
ইনফ্রারেড থার্মোগ্রাফি: নিয়মিতভাবে ডায়োডের জংশন তাপমাত্রা নিরীক্ষণ করুন যাতে Tj 125 ডিগ্রির কম বা সমান (সিলিকন ডিভাইসের জন্য) বা Tj 175 ডিগ্রি (SIC ডিভাইসের জন্য) এর চেয়ে কম বা সমান।
ডেটা চালিত রক্ষণাবেক্ষণ: একটি ত্রুটি ডেটাবেস স্থাপন করুন এবং মেশিন লার্নিংয়ের মাধ্যমে অবশিষ্ট জীবন (RUL) ভবিষ্যদ্বাণী করুন। একটি এনার্জি স্টোরেজ পাওয়ার স্টেশনের কেস স্টাডিতে, এই কৌশলটি অপরিকল্পিত ডাউনটাইম 40% কমিয়েছে।
2. সিস্টেম লেভেল অপ্টিমাইজেশান ডিজাইন
টপোলজির উন্নতি: ঐতিহ্যগত ডায়োডের পরিবর্তে সিঙ্ক্রোনাস সংশোধন প্রযুক্তি গ্রহণ করলে কার্যক্ষমতা 2% -3% বৃদ্ধি করতে পারে। উদাহরণস্বরূপ, একটি 48V কমিউনিকেশন পাওয়ার সাপ্লাই ক্ষেত্রে, সিঙ্ক্রোনাস সংশোধন কার্যক্ষমতা 92% থেকে 95% পর্যন্ত বাড়িয়েছে।
তাপ ব্যবস্থাপনা সহযোগিতা: অপ্টিমাইজড ডায়োড লেআউটের সাথে তরল কুলিং সিস্টেমের সমন্বয়। একটি মেগাওয়াট স্তরের শক্তি সঞ্চয়স্থান পাওয়ার স্টেশনের একটি কেস স্টাডিতে, এই সমাধানটি PCS তাপমাত্রা বৃদ্ধি 10 ডিগ্রি কমিয়েছে এবং কার্যকারিতা 0.8% বাড়িয়েছে।
রিডানডেন্সি ডিজাইন: কী সার্কিট সমান্তরাল ডায়োড গ্রহণ করে। একটি পারমাণবিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রে একটি শক্তি সঞ্চয় ব্যবস্থার একটি কেস স্টাডিতে, রিডানডেন্সি ডিজাইন 99.999% এর একটি সিস্টেম প্রাপ্যতা অর্জন করেছে।