¿Cuál es la diferencia entre diodo de derivación y diodo antiinverso?

1, principio de funcionamiento: aplicación diferenciada de conductividad unidireccional
Diodo de derivación: un defensor activo del efecto de punto caliente
El diodo de derivación está conectado en paralelo inverso a ambos extremos del módulo fotovoltaico, utilizando la conductividad unidireccional del diodo para lograr una protección térmica contra puntos. Cuando el voltaje de salida de un componente disminuye debido a una obstrucción local, mal funcionamiento o envejecimiento, el diodo conduce en dirección directa, cortocircuitando el componente defectuoso y permitiendo que la corriente pase por alto el área problemática. Por ejemplo, un determinado módulo fotovoltaico está compuesto por 36 células solares conectadas en serie. Si uno de ellos no puede generar electricidad debido a la sombra, su resistencia equivalente aumentará repentinamente y el voltaje total del circuito en serie se concentrará en esa celda, lo que generará puntos de calor de alta-temperatura. En este punto, el diodo de derivación paralelo conduce, evitando la celda de batería defectuosa para evitar que se convierta en una carga y consuma energía de otras celdas de batería normales. Al mismo tiempo, evita que el material de embalaje se deforme o que la celda de la batería se agriete debido a una temperatura excesiva de los componentes.

Diodo antiinverso: un bloqueador pasivo del reflujo de corriente
Los diodos antiinversión se conectan en serie con cadenas fotovoltaicas o cajas combinadoras de CC, utilizando conductividad unidireccional para evitar el flujo de corriente inverso. Sus funciones principales incluyen:

Antirreflujo de la batería: en un sistema fotovoltaico independiente, cuando los componentes no generan electricidad por la noche, el diodo antiinverso puede bloquear el flujo inverso de la corriente de la batería hacia los componentes, evitando el calentamiento y daño de los componentes;
Inyección mutua anticadena: en cadenas paralelas, si una rama experimenta una disminución en el voltaje de salida debido a sombras o fallas, el diodo antiinverso puede bloquear la corriente de la rama de alto voltaje para que no regrese a la rama de bajo voltaje, evitando que caiga el voltaje de salida general. Por ejemplo, una central fotovoltaica contiene 10 strings. Si una cadena experimenta una disminución en el voltaje de salida debido a la capa de nieve y no se instala ningún diodo antirretroceso, las corrientes de las otras cadenas formarán una corriente circulante a través de la cadena defectuosa, lo que resultará en una pérdida de eficiencia del sistema; Después de instalar diodos antirretroceso, la cadena defectuosa se aísla y el voltaje de salida del sistema permanece estable.
2. Rol central: división diferenciada del trabajo para el posicionamiento funcional
Diodo bypass: doble garantía de eficiencia y seguridad
El valor fundamental de los diodos de derivación radica en mantener la eficiencia de generación de energía del sistema y la seguridad de los componentes. Los datos experimentales muestran que los componentes sin diodos de derivación pueden reducir la potencia de salida entre un 30 % y un 50 % cuando están parcialmente obstruidos, y la temperatura del punto caliente puede alcanzar más de 150 grados, lo que amenaza seriamente la vida útil de los componentes; Después de configurar el diodo de derivación, la pérdida de energía se puede controlar dentro del 5% y la temperatura del punto caliente se puede reducir a menos de 80 grados. Además, los diodos de derivación pueden reducir el tiempo de inactividad del sistema causado por fallas de componentes y mejorar la eficiencia operativa.

Diodo antiinverso: la piedra angular de la estabilidad del sistema
La función principal de los diodos antiinversos es mantener la estabilidad del voltaje del sistema y la eficiencia de utilización de la energía. En grandes plantas de energía fotovoltaica, las diferencias de voltaje entre cadenas pueden provocar un reflujo de corriente, lo que provoca los siguientes problemas:

Pérdida de energía: la corriente inversa consume la generación de energía efectiva, lo que reduce la eficiencia general del sistema;
Daños al equipo: la corriente inversa a largo plazo puede provocar el calentamiento de los componentes, el quemado de la caja de conexiones e incluso un incendio;
Fallo de monitoreo: el reflujo actual puede interferir con el juicio preciso del sistema de monitoreo sobre el estado de los componentes, lo que aumenta la dificultad de operación y mantenimiento.
Al instalar diodos antiinversión, la corriente inversa se puede bloquear de manera efectiva, lo que garantiza que el voltaje del sistema permanezca estable dentro del rango de diseño y mejora la eficiencia de la transferencia de energía y la confiabilidad del equipo.
3, Ubicación de instalación: Diseño diferenciado de topología del circuito
Diodo de derivación: protección a nivel de componente
El diodo de derivación generalmente está integrado en la caja de conexiones del módulo fotovoltaico y conectado en paralelo inverso con la batería. Dependiendo del diseño del componente, cada componente se puede configurar con 1-3 diodos de derivación. Por ejemplo, un componente de 60 celdas de batería puede utilizar 2 diodos de derivación, protegiendo cada diodo 30 celdas de batería; Si se utilizan 3 diodos, cada uno de los cuales protege 20 celdas de batería puede aislar el área de falla más finamente y reducir la pérdida de energía de las celdas de batería normales.

Diodo antiinverso: protección a nivel del sistema
Los diodos anti-inversión generalmente se instalan en la entrada de inversores o cajas combinadoras de CC, conectados en serie en el circuito de salida de la cadena. En grandes centrales eléctricas, cada terminal de salida de la cadena puede estar equipado con un diodo antirretroceso; En la caja combinadora, varias cadenas pueden compartir un módulo de diodo antiinverso después de converger para reducir los costos y la ocupación de espacio. Por ejemplo, una central fotovoltaica de 1 MW contiene cadenas de 20 50kW y se pueden configurar 4 módulos de diodos antiinversos en la caja combinadora, cada módulo protege 5 cadenas.

4, Criterios de selección: requisitos diferenciados para la coincidencia de parámetros
Diodo de derivación: la resistencia de voltaje, la corriente y el rendimiento térmico son factores clave
La selección de diodos de derivación debe cumplir los siguientes requisitos de parámetros:

Tensión soportada inversa: debe ser superior a 1,5 veces la tensión de circuito abierto del componente. Por ejemplo, si el voltaje del circuito abierto de un componente es de 45 V, el voltaje soportado inverso del diodo de derivación debe ser mayor o igual a 67,5 V;
Corriente directa: debe ser superior a 1,2 veces la corriente de cortocircuito-del componente. Por ejemplo, si la corriente de cortocircuito-de un componente es de 9 A, la corriente directa del diodo de derivación debe ser mayor o igual a 10,8 A;
Resistencia térmica y temperatura de unión: es necesario considerar el ambiente de alta temperatura dentro del componente (generalmente entre 20 y 30 grados más alto que la temperatura ambiente) y elegir diodos con baja resistencia térmica y alta temperatura de unión. Por ejemplo, si la temperatura interna de un componente puede alcanzar los 85 grados, la temperatura de la unión del diodo debe ser mayor o igual a 125 grados;
Caída de presión: cuanto menor es la caída de presión, menor es la pérdida de potencia. Los diodos Schottky se utilizan comúnmente en componentes de baja-potencia debido a la caída de voltaje (0,2-0,3 V), mientras que los diodos rectificadores de silicio (caída de voltaje de 0,7 a 1 V) son adecuados para componentes de alta potencia.
Diodo antiinverso: la resistencia al voltaje, la corriente y la disipación de calor son el núcleo
La selección de diodos antirretroceso debe cumplir los siguientes requisitos de parámetros:

Tensión soportada inversa: debe ser superior al doble de la tensión máxima de funcionamiento del sistema. Por ejemplo, si el voltaje operativo máximo de un sistema es 1000 V, el voltaje soportado inverso del diodo antiinverso debe ser mayor o igual a 2000 V;
Corriente directa: debe ser superior a 1,5 veces la corriente máxima de salida de la cadena. Por ejemplo, si la corriente de salida máxima de una determinada cadena es 12 A, la corriente directa del diodo antiinverso debe ser mayor o igual a 18 A;
Diseño de disipación de calor: es necesario considerar el ambiente de alta temperatura dentro de la caja combinadora (generalmente hasta 60-80 grados) y elegir módulos con baja resistencia térmica y disipadores de calor. Por ejemplo, la resistencia térmica de un determinado módulo de diodo antiinverso es de 0,5 grados/W, lo que puede reducir eficazmente la temperatura de la unión;
Caída de voltaje y consumo de energía: cuanto menor sea la caída de voltaje, mayor será la eficiencia del sistema. La caída de voltaje de los módulos de diodos antiinversos dedicados fotovoltaicos puede ser tan baja como 1,0-1,5 V, lo que reduce el consumo de energía entre un 20 % y un 30 % en comparación con los módulos ordinarios (1,5-2 V).
5. Caso de aplicación práctica: manifestación típica del valor colaborativo.
Caso 1: Optimización de diodos de bypass en una central fotovoltaica de 50MW
La central eléctrica se diseñó originalmente con un diodo de derivación por componente, pero más tarde se descubrió que la pérdida de energía aún alcanzaba el 15% cuando estaba parcialmente obstruida. Al adoptar un esquema de uso de 3 diodos de derivación por componente, la pérdida de energía se reduce a menos del 5 % y la generación de energía anual aumenta en aproximadamente un 2 %. Al mismo tiempo, la temperatura del punto caliente disminuyó de 120 grados a 70 grados y la tasa de falla de los componentes disminuyó en un 40%.

Caso 2: Retrofit de diodos antiinversos de una central fotovoltaica de 10MW
La central eléctrica no estaba equipada originalmente con diodos antirretroceso, y el reflujo de corriente entre las series resultó en una pérdida del 8 % en la eficiencia del sistema, y ​​cada año ocurren de 3 a 5 accidentes por quema de cajas de conexiones. Al instalar módulos de diodos antiinversos fotovoltaicos específicos en la caja combinadora, la eficiencia del sistema mejora en un 5%, la tasa de fallas de la caja de conexiones se reduce a cero y los costos de operación y mantenimiento se reducen en un 30%.