Hur kan man förbättra likriktningseffektiviteten för vindkraftssystem genom dioder?

一, Materialinnovation: Performance Transition of Wide Bandgap Semiconductor Diodes
1. Kiselkarbid (SiC) dioder: en effektivitetsrevolution i hög-scenarier
I havsbaserade vindkraftsomvandlare har traditionella-kiselbaserade dioder en omvänd återhämtningstid på upp till 50-100 ns, vilket resulterar i brytarförluster som står för över 30 %. Cree's GaN HEMT-diod, med dess ultrasnabba reverserande återställningsegenskaper (Trr<10ns), reduces reverse recovery loss by 90% at a switching frequency of 1MHz, resulting in rectifier module efficiency exceeding 98%. Taking Siemens Gamesa 8MW offshore wind turbine as an example, after replacing traditional modular multilevel rectifier valves with SiC diode flexible rectifier valves, the volume of the converter station is reduced by 80%, the weight is reduced by 65%, the transmission loss is reduced by 20%, and the annual power generation is increased by 1.2%.

2. Schottky-diod: ett kraftfullt verktyg för att minska förbrukningen i scenarier med låg spänning och hög ström
För landbaserade vindkraftssystem har Schottky-dioder blivit det föredragna valet för att optimera likriktningseffektiviteten på grund av deras ultra-låga ledningsspänningsfall på 0,15-0,3V. I transformationen av strömförsörjningen på 2,5 MW enhetspitch från Goldwind Technology, används SB580 Schottky-diod (Vf)= 0.2V@5A )Ersätt traditionell 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A ) Likriktningsförlusten minskade från 24W till 6W, systemets temperaturstegring var 45 grader och minskades från 25 grader minskat med 76 %.

2, topologiinnovation: struktur på flera-nivåer löser problemet med hög spänning och hög ström
1. Diodklämd tre-likriktare
I ett direktdrivet vindkraftsystem med permanentmagneter uppnår en diodklämd tre--nivålikriktare AC-utgång på tre-nivåer (Udc/2, 0, - Udc/2) genom 27 switchtillståndskombinationer av 12 strömbrytare. Om man tar 5MW-enheten av Yuanjing Energy som ett exempel, minskar denna topologi THD för nätsidans ström från 15 % till 3 %, utökar det justerbara effektfaktorområdet till ± 0,99 och ökar systemkapaciteten med 40 %. Problemet med ojämn spänning hos klämdioder måste dock lösas. Genom att använda en parallell konstruktion av spänningsdelarkondensatorer och spänningsutjämningsmotstånd kan spänningsavvikelsen kontrolleras inom 5 %.

2. Kaskad H-brygga flernivåomvandlare
För scenariet för ultra-högspänningsöverföring av vindkraft uppnår den kaskadkopplade H-bryggtopologin M=2N+1-nivåutgång genom att ansluta NH-enheter i serie. I ±800kV Wudongdet högspänningslikströmsprojektet-sänker användningen av kaskadkopplade sjunivåomvandlare hållfasthetsspänningen för en enskild enhet från 1600V till 650V, ökar den ekvivalenta omkopplingsfrekvensen till 10kHz, minskar den harmoniska distorsionshastigheten (THDu) med 15 %, överföringseffektivitet med 1,5 %, %. poäng.

3, Thermal Management Collaboration: Temperaturkontroll från komponentnivå till systemnivå
1. 3D-förpackningsteknik: bryta igenom flaskhalsen av värmeavledning
Den fjärde generationens SiC-modul av ROHM har en dubbel-sidig värmeavledningsdesign, vilket minskar det termiska motståndet från 10K/W till 2K/W och uppnår en effekttäthet på över 100kW/L. I energilagringssystemet BYD Cube stabiliserar vätskekylningstekniken diodens driftstemperatur under 45 grader, vilket minskar omvänd läckström med 78 % jämfört med den luft-kylda lösningen och förlänger systemets livslängd till 15 år.

2. Förutsägelse och underhåll av digitala tvillingar
Siemens MindSphere-plattformen kan förutsäga risken för termiskt diodfel 48 timmar i förväg genom ett-realtidsspeglingssystem. I ett kraftverk för delad energilagring i Qinghai förbättrade plattformen noggrannheten för felförutsägelser till 92 % och minskade oplanerad stilleståndstid med 85 % genom att analysera data från över 2 000 temperatursensorer.

4, Systemnivåoptimering: intelligent samarbete mellan hybridenergilagring och kraftdistribution
1. Litiumbatteri supercapacitor hybrid energilagring
I scenariot med att undertrycka vindkraftsfluktuationer kan ett hybridenergilagringssystem med diodisolering uppnå exakt effekttilldelning. När effektfluktuationshastigheten överstiger 5 % laddas superkondensatorn snabbt och laddas ur genom dioden, vilket undertrycker fluktuationshastigheten till inom 2 %; Litiumbatterier regleras långsamt med en hastighet av 0,1C för att säkerställa att SOC hålls inom det säkra intervallet 20% -80%. Enligt data från Huawei Digital Power-plattformen har denna lösning ökat överensstämmelsegraden för bedömning av vindkraftsnätanslutningar från 78 % till 99 %.

2. Integrerad termisk koppling för lagring av vindsolenergi
I Gonghe Photovoltaic Thermal Power Project i Qinghai värms litiumbatteriet upp av restvärmen från den elektrolytiska cellen, vilket minskar batteriets kapacitetsnedbrytningshastighet från 30 % till 5 % under låga temperaturer på vintern. Samtidigt delar vätskekylningsrörledningen för solcellsmodulen kylvätska med oljekretsen i vindturbinväxellådan, vilket uppnår energikaskadutnyttjande och förbättrar systemets totala effektivitet med 8,2 %.