چگونه تشخیص دهیم که آیا دیودهای یک سیستم انرژی خورشیدی آسیب دیده است؟

一، نقش اصلی و خطر خطای دیودها در سیستم های انرژی خورشیدی
انواع و عملکرد دیودها
دیود بای پس: به صورت موازی در هر دو انتهای رشته باتری متصل می شود، زمانی که برخی از سلول های باتری مسدود شده یا از کار می افتند، یک مسیر جایگزین برای جریان ایجاد می کند و از اثر نقطه حرارتی جلوگیری می کند (آسیب دائمی به سلول های باتری ناشی از گرمای بیش از حد موضعی).
دیود ضد شارژ معکوس: به صورت سری بین آرایه فتوولتائیک و کنترلر متصل می شود و از تخلیه معکوس بسته باتری از طریق پنل فتوولتائیک در شب یا در روزهای بارانی جلوگیری می کند و از عمر باتری محافظت می کند.
دیود مسدودکننده: در سیستم‌های موازی چند سری استفاده می‌شود تا از برگشت جریان به سری‌های{{0} کم توان جلوگیری کند و عملکرد مستقل هر سری را تضمین کند.
عواقب معمول آسیب دیود
اثر نقطه حرارت تشدید می شود: پس از شکست دیود بای پس، سلول های باتری مسدود شده همچنان در برابر ولتاژ معکوس مقاومت می کنند و دما ممکن است به بیش از 200 درجه افزایش یابد و منجر به پیری مواد بسته بندی و حتی احتراق شود.
کاهش تولید برق سیستم: اتصال کوتاه دیود ضد شارژ معکوس می‌تواند باعث شود بسته باتری در شب تخلیه شود و در نتیجه روزانه 5 تا 10 درصد برق از بین برود.
خطر آسیب به تجهیزات: مسدود کردن خرابی دیود ممکن است باعث گردش بین رشته‌ها، سوختن کانکتورها یا کابل‌ها شود.
2، تجلی بصری و قضاوت اولیه آسیب دیود
1. تشخیص ناهنجاری ظاهری
علائم فرسایش: سطح یک دیود معمولی صاف است، اما پس از آسیب، علائم سوختگی سیاه رنگ، ترک‌ها یا ذوب پین ممکن است ظاهر شوند (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است). به عنوان مثال، یک سیستم فتوولتائیک 5 کیلوواتی به دلیل خرابی دیود بای پس، علائم کربنیزاسیون را در کانکتور تجربه کرد.
تغییر شکل بسته بندی: دمای بالا باعث انبساط رزین اپوکسی یا بسته بندی پلاستیکی می شود که معمولاً در سناریوهای اضافه بار طولانی مدت یا اتصال کوتاه دیده می شود.
تغییر رنگ: دیودهای مواد سیلیکونی در دماهای بالا از سیاه به سفید خاکستری تغییر می کنند که با مقایسه اجزای یک دسته قابل شناسایی است.
2 اختلالات عملکرد سیستم
ولتاژ رشته نامتعادل: از یک مولتی متر برای اندازه گیری ولتاژ مدار باز هر رشته استفاده کنید. اگر ولتاژ یک رشته به طور قابل توجهی کمتر از رشته های دیگر باشد (مانند بیش از 10٪ کمتر از مقدار نامی)، ممکن است به دلیل شکست رسانش دیود بای پس باشد.
Nighttime current backflow: In the absence of light, use a clamp ammeter to detect the output terminal of the photovoltaic array. If there is a reverse current (>0.1A)، نشان می دهد که دیود ضد شارژ معکوس اتصال کوتاه دارد.
گرمایش غیرعادی: دستگاه تصویربرداری حرارتی مادون قرمز دمای سطح دیود را تشخیص می دهد. دمای عملیاتی معمولی باید زیر 85 درجه باشد. اگر دمای محلی بیش از 120 درجه باشد، دستگاه باید بلافاصله برای بازرسی متوقف شود.
3، روش های تشخیص حرفه ای برای آسیب دیود
1 تشخیص آفلاین (قطع برق سیستم)
تست افت فشار مثبت:
مولتی متر را روی حالت دیود (یا حالت 2 ولت DC) قرار دهید.
قطب مثبت را به آند دیود و قطب منفی را به کاتد وصل کنید و افت ولتاژ رو به جلو (VF) را ثبت کنید.
Normal silicon diode VF should be 0.5-0.7V, and Schottky diode VF should be 0.2-0.4V. If VF>1 ولت یا OL (مدار باز) را نشان می دهد، نشان می دهد که دیود مدار باز است. اگر VF<0.1V, there may be a short circuit caused by breakdown.
تست جریان نشتی معکوس:
از یک مولتی متر{0}دقت بالا (مانند Fluke 87V) در محدوده μ A استفاده کنید.
دیود را معکوس وصل کنید (با قطب مثبت متصل به کاتد و قطب منفی متصل به آند) و یک ولتاژ معکوس (مثل 20 ولت) اعمال کنید.
جریان نشتی معکوس معمولی یک دیود باید کمتر از 1 μ A باشد. اگر بیشتر از 10 μ A باشد، نشان دهنده کاهش عملکرد عایق است.
2 تشخیص آنلاین (سیستم دارای انرژی)
نظارت بر جریان دینامیکی:
از یک اسیلوسکوپ برای گرفتن شکل موج ولتاژ در سراسر دیود استفاده کنید.
دیود بای پس معمولی در حالت قطع معکوس زمانی است که رشته نرمال است و ولتاژ نزدیک به ولتاژ مدار باز رشته است. هنگامی که رشته مسدود می شود، دیود در جهت جلو هدایت می شود و ولتاژ به حدود VF کاهش می یابد.
اگر شکل موج نوسانات جریان نشتی پیوسته به جلو یا معکوس را نشان دهد، نشان دهنده رانش پارامتر دیود است.
موقعیت یابی تصویربرداری حرارتی مادون قرمز:
در صورت وجود نور کافی، ناحیه دیود را با یک تصویرگر حرارتی مادون قرمز اسکن کنید.
دمای معمولی دیود باید نزدیک به اجزای اطراف باشد. اگر دمای محلی بالاتر از 20 درجه باشد، ممکن است باعث گرم شدن بیش از حد به دلیل افزایش افت هدایت شود.
4، تجزیه و تحلیل علت ریشه و اقدامات پیشگیرانه از آسیب دیود
1 علل شایع آسیب
افزایش ولتاژ بیش از حد: برخورد صاعقه یا نوسانات شبکه باعث می شود ولتاژ معکوس دیود از مقدار نامی تجاوز کند (مانند زمانی که VRRM 1N4007 1000 ولت است، برای استفاده واقعی به حاشیه 20٪ نیاز است).
جریان بیش از حد و گرمای بیش از حد: تطابق نامناسب رشته ها باعث می شود که برخی از دیودها برای مدت طولانی جریان بیش از حد داشته باشند (مانند زمانی که جریان طراحی 10 آمپر است، اما در واقع 15 آمپر جریان دارد).
عیوب ساخت: لحیم کاری مجازی یا ترک های تراشه در لایه متالیزاسیون داخلی دیود که در مرحله اولیه به سختی قابل تشخیص است و به تدریج پس از عملیات از بین می رود.
خوردگی محیطی: در مناطق ساحلی یا با رطوبت بالا، اکسیداسیون پین های دیود منجر به افزایش مقاومت تماسی و تسریع پیری به دلیل افزایش دمای محلی می شود.
2 راهبردهای پیشگیری و نگهداری
بهینه سازی انتخاب:
جریان نامی دیود بای پس باید بزرگتر یا مساوی 1.25 برابر جریان مدار کوتاه رشته سیم باشد و ولتاژ معکوس باید بزرگتر یا مساوی 1.5 برابر حداکثر ولتاژ سیستم باشد.
دیود ضد شارژ معکوس باید به عنوان یک نوع VF کم (مانند SB5100، VF{1}}V) انتخاب شود تا مصرف برق در شب کاهش یابد.
مشخصات نصب:
طول سیم اتصال بین دیود و رشته باتری باید کمتر از 30 سانتی متر باشد تا اندوکتانس انگلی کاهش یابد.
The installation surface of the heat sink should be flat and coated with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m · K) برای اطمینان از مقاومت حرارتی<1 ℃/W.
تست منظم:
هر سه ماه یکبار دیودهای کلیدی را با یک تصویرگر حرارتی مادون قرمز اسکن کنید و رکوردهای دما را ثبت کنید.
Conduct offline testing once a year to replace components with VF deviation>10% یا جریان نشتی بیش از حد استاندارد.
5، مطالعه موردی: عیب یابی عیوب دیود در سیستم فتوولتائیک 10 کیلووات
1. پدیده گسل
پس از 3 سال کارکرد سیستم، تولید برق نسبت به مدت مشابه 15 درصد کاهش یافت و ولتاژ بسته باتری شبانه از 51.2 ولت به 49.8 ولت کاهش یافت.

2. روند تحقیق
بازرسی ظاهری: مشخص شد که بسته بندی دیود بای پس در رشته 2 کمی برآمده بوده و روی پین ها علائم اکسیداسیون وجود دارد.
تست آفلاین:
آزمایش افت ولتاژ رو به جلو VF=1.2V (مقدار عادی 0.6 ولت) را نشان می‌دهد که نشان‌دهنده افزایش مقاومت است.
تست جریان نشتی معکوس 5 μ A است (مقدار نرمال<1 μ A), and the insulation performance decreases.
تأیید سطح سیستم:
پس از تعویض دیود معیوب، ولتاژ رشته 2 به همان سطح سیم های دیگر (36.5 ولت) بازگشت.
در شب، ولتاژ بسته باتری در 51.0 ولت ثابت ماند و تولید برق به 98٪ از مقدار طراحی افزایش یافت.
تحلیل علت ریشه ای
انتخاب نادرست: جریان نامی اولیه دیود 8 آمپر بود، اما جریان مدار کوتاه واقعی رشته به 10 آمپر رسید، که به دلیل اضافه بار طولانی مدت، پیری را تسریع کرد.
اتلاف حرارت ناکافی: سینک حرارتی نصب نشده است، دمای محل اتصال دیود برای مدت طولانی بیش از 125 درجه است.