تفاوت بین دیود بای پس و دیود ضد معکوس چیست؟

1، اصل کار: کاربرد متمایز هدایت یک طرفه
دیود بای پس: مدافع فعال اثر نقطه داغ
دیود بای پس به صورت موازی معکوس به هر دو انتهای ماژول فتوولتائیک متصل می شود و از رسانایی یک جهته دیود برای دستیابی به حفاظت نقطه حرارتی استفاده می کند. هنگامی که ولتاژ خروجی یک قطعه به دلیل انسداد موضعی، خرابی یا پیری کاهش می‌یابد، دیود در جهت جلو هدایت می‌شود و قطعه معیوب را اتصال کوتاه می‌کند و اجازه می‌دهد جریان از ناحیه مشکل عبور کند. به عنوان مثال، یک ماژول فتوولتائیک خاص از 36 سلول خورشیدی به صورت سری تشکیل شده است. اگر یکی از آنها به دلیل سایه زدن نتواند برق تولید کند، مقاومت معادل آن ناگهان افزایش می‌یابد و ولتاژ کل مدار سری روی آن سلول متمرکز می‌شود و در نتیجه نقطه‌های حرارتی{4} با دمای بالا ایجاد می‌شود. در این مرحله، دیود بای پس موازی هدایت می شود و سلول باتری معیوب را دور می زند تا از تبدیل شدن آن به بار و مصرف انرژی از دیگر سلول های باتری معمولی جلوگیری کند. در عین حال، از تغییر شکل مواد بسته بندی یا ترک خوردن سلول باتری به دلیل دمای بیش از حد قطعات جلوگیری می کند.

ضد دیود معکوس: یک مسدود کننده غیرفعال جریان برگشتی
دیودهای ضد معکوس به صورت سری با رشته های فتوولتائیک یا جعبه های ترکیب کننده DC متصل می شوند و از رسانایی یک جهته برای جلوگیری از جریان معکوس استفاده می کنند. توابع اصلی آن عبارتند از:

جریان برگشتی ضد باتری: در یک سیستم فتوولتائیک مستقل، زمانی که اجزا در شب برق تولید نمی کنند، دیود ضد معکوس می تواند جریان معکوس باتری را به اجزا مسدود کند و از گرم شدن و آسیب اجزا جلوگیری کند.
تزریق متقابل ضد رشته‌ها: در رشته‌های موازی، اگر یک انشعاب به دلیل سایه‌ها یا خطاها کاهش ولتاژ خروجی را تجربه کند، دیود ضد معکوس می‌تواند جریان شاخه فشار قوی به شاخه فشار ضعیف را مسدود کند و از افت کلی ولتاژ خروجی جلوگیری کند. به عنوان مثال، یک نیروگاه فتوولتائیک شامل 10 رشته است. اگر یکی از رشته ها به دلیل پوشش برف ولتاژ خروجی را کاهش دهد و دیود ضد معکوس نصب نشود، جریان های رشته های دیگر یک جریان در گردش از طریق رشته معیوب ایجاد می کند و در نتیجه کارایی سیستم از بین می رود. پس از نصب دیودهای ضد معکوس، رشته معیوب جدا شده و ولتاژ خروجی سیستم ثابت می ماند.
2، نقش اصلی: تقسیم کار متمایز برای موقعیت‌یابی عملکردی
دیود بای پس: تضمین دوگانه کارایی و ایمنی
ارزش اصلی دیودهای بای پس در حفظ راندمان تولید برق سیستم و ایمنی قطعات نهفته است. داده‌های تجربی نشان می‌دهند که اجزای بدون دیودهای بای‌پس می‌توانند در صورت انسداد جزئی، 30٪ -50٪ قدرت خروجی را کاهش دهند و دمای نقطه داغ می‌تواند به بیش از 150 درجه برسد، که به طور جدی طول عمر قطعات را تهدید می‌کند. پس از پیکربندی دیود بای پس، اتلاف توان را می توان تا 5٪ کنترل کرد و دمای نقطه داغ را می توان به زیر 80 درجه کاهش داد. علاوه بر این، دیودهای بای پس می توانند زمان خرابی سیستم ناشی از خرابی قطعات را کاهش دهند و کارایی عملیاتی را بهبود بخشند.

ضد دیود معکوس: سنگ بنای ثبات سیستم
عملکرد اصلی دیودهای ضد معکوس حفظ پایداری ولتاژ سیستم و بهره وری مصرف انرژی است. در نیروگاه های فتوولتائیک بزرگ، اختلاف ولتاژ بین رشته ها ممکن است باعث جریان برگشتی شود که منجر به مشکلات زیر می شود:

اتلاف انرژی: جریان معکوس تولید برق موثر را مصرف می کند و بازده کلی سیستم را کاهش می دهد.
آسیب به تجهیزات: جریان معکوس طولانی مدت ممکن است باعث گرم شدن قطعات، فرسودگی جعبه اتصال و حتی آتش سوزی شود.
خرابی مانیتورینگ: جریان برگشتی می‌تواند با قضاوت دقیق سیستم مانیتورینگ از وضعیت اجزا تداخل داشته باشد و دشواری عملیات و نگهداری را افزایش دهد.
با نصب دیودهای ضد معکوس، جریان معکوس را می توان به طور موثر مسدود کرد و اطمینان حاصل کرد که ولتاژ سیستم در محدوده طراحی ثابت می ماند و راندمان انتقال انرژی و قابلیت اطمینان تجهیزات را بهبود می بخشد.
3، محل نصب: چیدمان متمایز توپولوژی مدار
دیود بای پس: حفاظت از سطح اجزا
دیود بای پس معمولاً در جعبه اتصال ماژول فتوولتائیک تعبیه شده و موازی معکوس با بسته باتری متصل می شود. بسته به طراحی جزء، هر جزء را می توان با 1-3 دیود بای پس پیکربندی کرد. برای مثال، بخشی از 60 سلول باتری ممکن است از 2 دیود بای پس استفاده کند که هر دیود از 30 سلول باتری محافظت می کند. اگر از 3 دیود استفاده شود، هر کدام از 20 سلول باتری محافظت می‌کنند می‌توانند ناحیه خطا را دقیق‌تر ایزوله کنند و اتلاف انرژی سلول‌های باتری معمولی را کاهش دهند.

ضد دیود معکوس: حفاظت از سطح سیستم
دیودهای ضد معکوس معمولاً در ورودی جعبه های ترکیب کننده DC یا اینورترها نصب می شوند که به صورت سری در مدار خروجی رشته وصل شده اند. در نیروگاه های بزرگ، هر ترمینال خروجی رشته ممکن است به یک دیود ضد معکوس مجهز شود. در جعبه ترکیب کننده، رشته های متعدد ممکن است پس از همگرا شدن، یک ماژول ضد دیود معکوس را به اشتراک بگذارند تا هزینه ها و اشغال فضا کاهش یابد. به عنوان مثال، یک نیروگاه فتوولتائیک 1 مگاواتی حاوی رشته های 20 50 کیلووات است و 4 ماژول ضد دیود معکوس را می توان در جعبه ترکیب کننده پیکربندی کرد که هر ماژول از 5 رشته محافظت می کند.

4، معیارهای انتخاب: الزامات متمایز برای تطبیق پارامتر
دیود بای پس: مقاومت ولتاژ، جریان و عملکرد حرارتی عوامل کلیدی هستند
انتخاب دیودهای بای پس باید الزامات پارامتر زیر را برآورده کند:

ولتاژ مقاومت معکوس: باید بیشتر از 1.5 برابر ولتاژ مدار باز قطعه باشد. برای مثال، اگر ولتاژ مدار باز یک قطعه 45 ولت باشد، ولتاژ مقاومت معکوس دیود بای پس باید بزرگتر یا مساوی 67.5 ولت باشد.
جریان رو به جلو: باید بیشتر از 1.2 برابر جریان مدار کوتاه- قطعه باشد. برای مثال، اگر جریان اتصال کوتاه یک قطعه 9A باشد، جریان رو به جلو دیود بای پس باید بزرگتر یا مساوی 10.8A باشد.
مقاومت حرارتی و دمای محل اتصال: باید محیط دمای بالا را در داخل قطعه در نظر گرفت (معمولاً 30-20 درجه بالاتر از دمای محیط) و دیودهایی با مقاومت حرارتی پایین و دمای اتصال بالا انتخاب کرد. به عنوان مثال، اگر دمای داخلی یک قطعه بتواند به 85 درجه برسد، دمای محل اتصال دیود باید بزرگتر یا مساوی 125 درجه باشد.
افت فشار: هرچه افت فشار کمتر باشد، تلفات برق کمتر است. دیودهای شاتکی معمولاً در مولفه‌های کم-به دلیل افت ولتاژ (0.2{4}}0.3 ولت) استفاده می‌شوند، در حالی که دیودهای یکسوکننده سیلیکونی (افت ولتاژ 0.7-1 ولت) برای قطعات پرقدرت مناسب هستند.
ضد دیود معکوس: مقاومت ولتاژ، جریان و اتلاف گرما هسته اصلی هستند
انتخاب دیودهای ضد معکوس باید شرایط پارامترهای زیر را برآورده کند:

ولتاژ مقاومت معکوس: باید بیش از دو برابر حداکثر ولتاژ عملیاتی سیستم باشد. به عنوان مثال، اگر حداکثر ولتاژ کاری یک سیستم 1000 ولت باشد، ولتاژ مقاومت معکوس دیود ضد معکوس باید بزرگتر یا مساوی 2000 ولت باشد.
جریان رو به جلو: باید بیشتر از 1.5 برابر حداکثر جریان خروجی رشته باشد. برای مثال، اگر حداکثر جریان خروجی یک رشته خاص 12A باشد، جریان رو به جلو دیود ضد معکوس باید بزرگتر یا مساوی 18A باشد.
طراحی اتلاف گرما: لازم است محیط با دمای بالا در داخل جعبه ترکیب کننده (معمولاً تا 60-80 درجه) در نظر گرفته شود و ماژول هایی با مقاومت حرارتی پایین و سینک های حرارتی انتخاب شوند. به عنوان مثال، مقاومت حرارتی یک ماژول ضد دیود معکوس خاص 0.5 درجه / W است که می تواند به طور موثر دمای اتصال را کاهش دهد.
افت ولتاژ و مصرف برق: هر چه افت ولتاژ کمتر باشد، راندمان سیستم بیشتر می شود. افت ولتاژ ماژول های ضد دیود معکوس اختصاصی فتوولتائیک می تواند به 1.0-1.5 ولت باشد که مصرف برق را 20٪ -30٪ در مقایسه با ماژول های معمولی (1.5-2V) کاهش می دهد.
5، مورد کاربرد عملی: تجلی معمول ارزش مشارکتی
مورد 1: بهینه سازی دیودهای بای پس در یک نیروگاه فتوولتائیک 50 مگاواتی
این نیروگاه در ابتدا با یک دیود بای پس برای هر قطعه طراحی شده بود، اما بعداً مشخص شد که در صورت انسداد جزئی، تلفات برق همچنان به 15 درصد می‌رسد. با اتخاذ طرحی از استفاده از 3 دیود بای پس در هر قطعه، تلفات برق به زیر 5 درصد کاهش می یابد و تولید برق سالانه حدود 2 درصد افزایش می یابد. در همان زمان، دمای نقطه داغ از 120 درجه به 70 درجه کاهش یافت و میزان خرابی قطعات 40٪ کاهش یافت.

مورد 2: مقاوم سازی ضد دیود معکوس یک نیروگاه فتوولتائیک 10 مگاواتی
نیروگاه در ابتدا به دیودهای ضد معکوس مجهز نبود و جریان برگشتی بین سری ها منجر به کاهش 8 درصدی راندمان سیستم شد و هر سال 3-5 حادثه فرسودگی جعبه اتصال رخ می دهد. با نصب ماژول های ضد دیود معکوس خاص فتوولتائیک در جعبه ترکیبی، راندمان سیستم تا 5 درصد بهبود می یابد، میزان خرابی جعبه اتصال به صفر کاهش می یابد و هزینه های بهره برداری و نگهداری 30 درصد کاهش می یابد.