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光伏防反二极管工作原理

来源:上海柳晶电子电器有限公司

发布时间:2013-08-06 08:56:55

光伏防反二极管需要以下特点:
  1. 高的方向电压,通常需要超过1500V
  因为光伏阵列最高的时候会达到甚至超过1000V
  2. 低的功耗,即导通阻抗(通态阻抗越小越好,通常需要小于0.8~0.9V)
  因为光伏系统需要让整个系统保持较高的效率,就希望汇流箱部分的防反二极管的功耗尽可能的小
  3. 良好的散热能力(要求有低的热阻和良好的散热性能)
  因为光伏汇流箱的工作环境通常很恶劣,需要防反二极管需要具有较宽的工作温度范围
  补充,通常需要考虑戈壁和高原等气候条件
  太阳能电池方阵-防反充(防逆流)和旁路二极管
  在太阳能电池方阵中,二极管是很的器件,常用的二极管基本都是硅整流二极管,在选用时要规格参数留有余量,防止击穿损坏。一般反向峰值击穿电压和最大工作电流都要取最大运行工作电压和工作电流的2倍以上。二极管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类。
  1、防反充(防逆流)二极管
  防反充二极管的作用之一是防止太阳能电池组件或方阵在不发电时,蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒送,不公消耗能量,而且会使组件或方阵发热甚至损坏;作用之二是在电池方阵中,防止方阵各支路之间的电流倒送。这是因为串联各去路的输出电压不可能绝对相等,各支路电压总有高低之差,或者某一支路故障、阴影遮蔽等使该支路的输出电压降低,高电压支路的电流就会流向低电压支路,甚至会使方阵总体输出电压的降低。在各支路中串联接入防反充二极管就避免了这一现象的发生。
在独立光伏发电系统中,有些光伏控制器的电路上已经接入了防反充二极管,即控制器带有防反充功能时,组件输出就不需要再接二极管了。
  防反充二极管存在有正向导通压降,串联在电路中会有一定的功率消耗,一般使用的硅整流二极管压降为0.7V左右,大功率管可达1~20.3V,但其耐压和功率都较小,适合小功率场合应用。
关于汇流箱正负极均需设置熔断器,个人认为只把正极加熔断器就可以了,而在负极加装熔断器的做法性价比很低。熔断器的主要作用小弟发表一下自己的看法:
  (1) 汇流箱中配置有防反二极管那么熔断器就在以下两种情况下起作用
  a.第一种情况就是防反二极管被击穿,变成通路,当这一串路中有电池板出现故障时,其他串路对此故障串路进行反向充电,当反向充电电流超过熔断器额定电流时,熔断器熔断,产生保护。
  b.第二种情况是防反二极管均正常,而在汇流箱出线侧发生短路,此时汇流箱中所有支路均短路,最大短路电流为电池板短路电流,如果选择的熔断器合适,那么此时熔断器应被熔断。(在实际应用中,选择熔断器时一般都会按照一个安全系数*组串短路电流,我个人认为这样选择就存在问题了,就是在第二种假设情况下,熔断器就不能熔断了。
  (2)  汇流箱中未配置防反二极管,熔断器在一下情况起作用
  a. 当某一组串中电池板出现故障,此组串失压,其余组串对其反向充电,产生过电流,熔断器熔断
  b.汇流箱出线侧发生短路此时汇流箱中所有支路均短路,最大短路电流为电池板 短路电流,如果选择的熔断器合适,那么此时熔断器应被熔断。(在实际应用中,选择熔断器时一般都会按照一个安全系数*组串短路电流,我个人认为这样选择就存在问题了,就是在第二种假设情况下,熔断器就不能熔断了。
  2、旁路二极管
  当有较多的太阳能电池组件串联组成电池方阵或电池方阵的一个支路时,需要在每块电池板的正负极输出端反向并联1个(或2~3个)二极管,这个并联在组件两端的二极管就叫旁路二极管。
  旁路二极管的作用是防止方阵中的某个组件或组件中的某一部分被阴影遮挡或出现故障停止发电时,在该组件旁路二极管两端会形成正向偏压使二极管导通,组件串工作电流绕过故障组件,经二极管流过,不影响其他正常组件的发电,同时也保护被旁路组件避免受到较高的正向偏压或由于“热斑效应”发热而损坏。
  旁路二极管一般都直接安装在接线盒内,根据组件功率大小和电池片串的多少,安装1~3个二极管。
  旁路二极管也不是任何场合都需要的,当组件单独使用或并联使用时,是不需要接二极管的。对于组件串联数量不多且工作环境较好的场合,也可以考虑不用旁路二极管。
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