Làm thế nào để nâng cao hiệu quả chỉnh lưu của hệ thống điện gió thông qua diode?

一, Đổi mới vật liệu: Chuyển đổi hiệu suất của điốt bán dẫn dải rộng
1. Điốt cacbua silic (SiC): một cuộc cách mạng về hiệu quả trong các kịch bản-tần số cao
Trong các bộ chuyển đổi năng lượng gió ngoài khơi, điốt silicon truyền thống-có thời gian phục hồi ngược lên tới 50-100ns, dẫn đến tổn thất chuyển mạch chiếm trên 30%. Diode GaN HEMT của Cree, với đặc tính phục hồi ngược cực nhanh (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. Diode Schottky: một công cụ mạnh mẽ để giảm mức tiêu thụ trong các tình huống điện áp thấp và dòng điện cao
Đối với các hệ thống tua-bin gió trên bờ, điốt Schottky đã trở thành lựa chọn ưu tiên để tối ưu hóa hiệu quả chỉnh lưu do điện áp dẫn điện giảm-cực thấp ở mức 0,15-0,3V. Trong quá trình chuyển đổi nguồn điện cường độ đơn vị 2,5MW của Công nghệ Goldwind, đi-ốt Schottky SB580 (Vf) được sử dụng= 0.2V@5A )Thay thế 1N5408 (Vf) truyền thống= 0.8V@3A )Tổn thất chỉnh lưu đã giảm từ 24W xuống 6W, mức tăng nhiệt độ của hệ thống giảm từ 45 độ xuống 28 độ và tỷ lệ hỏng hóc hàng năm đã giảm đi 76%.

2, Đổi mới cấu trúc liên kết: cấu trúc nhiều{1}}cấp giải quyết vấn đề về điện áp cao và dòng điện cao
1. Bộ chỉnh lưu ba cấp-được kẹp bằng diode
Trong hệ thống điện gió nam châm vĩnh cửu truyền động trực tiếp, bộ chỉnh lưu ba cấp-được kẹp đi-ốt đạt được đầu ra ba cấp-AC (Udc/2, 0, - Udc/2) thông qua 27 tổ hợp trạng thái chuyển đổi của 12 thiết bị chuyển mạch nguồn. Lấy đơn vị 5MW của Yuanjing Energy làm ví dụ, cấu trúc liên kết này giảm THD của dòng điện phía lưới từ 15% xuống 3%, mở rộng phạm vi điều chỉnh hệ số công suất lên ± 0,99 và tăng công suất hệ thống lên 40%. Tuy nhiên, vấn đề điện áp không đồng đều của diode kẹp cần được giải quyết. Bằng cách sử dụng thiết kế song song các tụ điện chia điện áp và điện trở cân bằng điện áp, độ lệch điện áp có thể được kiểm soát trong vòng 5%.

2. Bộ chuyển đổi đa cấp cầu Cascade H{1}}
Đối với kịch bản truyền tải điện gió cực{0}}cao áp, cấu trúc liên kết cầu H- xếp tầng đạt được mức đầu ra M=2N{3}} bằng cách kết nối các đơn vị NH nối tiếp. Trong dự án dòng điện một chiều điện áp cao ± 800kV Wudongdet-, việc sử dụng bộ chuyển đổi bảy cấp xếp tầng giúp giảm điện áp chịu đựng của một thiết bị từ 1600V xuống 650V, tăng tần số chuyển đổi tương đương lên 10kHz, giảm tốc độ biến dạng sóng hài (THDu) từ 25% xuống 1,5% và cải thiện hiệu suất truyền tải thêm 1,8 điểm phần trăm.

3, Hợp tác quản lý nhiệt: Kiểm soát nhiệt độ từ cấp độ thành phần đến cấp độ hệ thống
1. 3Công nghệ đóng gói D: phá vỡ nút thắt tản nhiệt
Mô-đun SiC thế hệ thứ tư của ROHM áp dụng thiết kế tản nhiệt-hai mặt, giảm điện trở nhiệt từ 10K/W xuống 2K/W và đạt được mật độ năng lượng trên 100kW/L. Trong hệ thống lưu trữ năng lượng BYD Cube, công nghệ làm mát bằng chất lỏng giúp ổn định nhiệt độ hoạt động của điốt dưới 45 độ, giảm 78% dòng rò ngược so với giải pháp làm mát bằng không khí và kéo dài tuổi thọ hệ thống lên 15 năm.

2. Dự đoán và duy trì cặp song sinh kỹ thuật số
Nền tảng MindSphere của Siemens có thể dự đoán nguy cơ hỏng hóc nhiệt điốt trước 48 giờ thông qua hệ thống phản ánh-thời gian thực. Trong một nhà máy lưu trữ năng lượng dùng chung ở Thanh Hải, nền tảng này đã cải thiện độ chính xác của dự đoán lỗi lên 92% và giảm 85% thời gian ngừng hoạt động ngoài dự kiến ​​bằng cách phân tích dữ liệu từ hơn 2000 cảm biến nhiệt độ.

4, Tối ưu hóa cấp độ hệ thống: cộng tác thông minh giữa lưu trữ năng lượng lai và phân phối điện
1. Bộ lưu trữ năng lượng lai siêu tụ điện pin lithium
Trong kịch bản ngăn chặn sự dao động của năng lượng gió, hệ thống lưu trữ năng lượng lai với cách ly điốt có thể đạt được sự phân bổ năng lượng chính xác. Khi tốc độ dao động công suất vượt quá 5%, siêu tụ điện sẽ nhanh chóng tích điện và phóng điện qua diode, triệt tiêu tốc độ dao động trong vòng 2%; Pin lithium được điều chỉnh từ từ ở tốc độ 0,1C để đảm bảo SOC được duy trì trong phạm vi an toàn 20% -80%. Theo dữ liệu từ nền tảng Huawei Digital Power, giải pháp này đã tăng tỷ lệ tuân thủ đánh giá kết nối lưới điện trang trại gió từ 78% lên 99%.

2. Tích hợp khớp nối nhiệt lưu trữ năng lượng mặt trời gió
Trong Dự án Nhiệt điện Quang điện Gonghe ở Thanh Hải, pin lithium được làm nóng bằng nhiệt dư của tế bào điện phân, làm giảm tốc độ suy giảm công suất của pin từ 30% xuống 5% trong điều kiện nhiệt độ thấp vào mùa đông. Đồng thời, đường ống làm mát bằng chất lỏng của mô-đun quang điện chia sẻ chất lỏng làm mát với mạch dầu của hộp số tuabin gió, đạt được mức sử dụng tầng năng lượng và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống thêm 8,2%.