Comment améliorer l’efficacité du redressement des systèmes éoliens grâce aux diodes ?

一, Innovation matérielle : transition des performances des diodes semi-conductrices à large bande interdite
1. Diodes en carbure de silicium (SiC) : une révolution en matière d'efficacité dans les scénarios haute-fréquence
Dans les convertisseurs d'énergie éolienne offshore, les diodes-à base de silicium traditionnelles ont un temps de récupération inverse allant jusqu'à 50 à 100 ns, ce qui entraîne des pertes de commutation représentant plus de 30 %. La diode GaN HEMT de Cree, avec sa caractéristique de récupération inverse ultrarapide (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 : un outil puissant pour réduire la consommation dans les scénarios basse tension et courant élevé
Pour les systèmes d'éoliennes terrestres, les diodes Schottky sont devenues le choix privilégié pour optimiser l'efficacité du redressement en raison de leur très faible chute de tension de conduction de 0,15 à 0,3 V. Dans la transformation de l'alimentation électrique à pas d'unité de 2,5 MW de Goldwind Technology, la diode Schottky SB580 (Vf) est utilisée= 0.2V@5A) Remplacez le traditionnel 1N5408 (Vf)= 0.8V@3A) La perte de rectification a été réduite de 24 W à 6 W, l'augmentation de la température du système a été réduite de 45 degrés à 28 degrés et le taux de défaillance annuel a été réduit de 76%.

2, Innovation topologique : la structure à plusieurs-niveaux résout le problème de la haute tension et du courant élevé
1. Redresseur à trois-niveaux fixé par diode
Dans un système éolien à aimant permanent à entraînement direct, un redresseur à trois niveaux-à diode atteint une sortie CA à trois-niveaux (Udc/2, 0, - Udc/2) via 27 combinaisons d'états de commutation de 12 dispositifs de commutation de puissance. En prenant l'unité de 5 MW de Yuanjing Energy comme exemple, cette topologie réduit le THD du courant côté réseau de 15 % à 3 %, étend la plage réglable du facteur de puissance à ± 0,99 et augmente la capacité du système de 40 %. Cependant, le problème de la tension inégale des diodes de serrage doit être résolu. En utilisant une conception parallèle de condensateurs diviseurs de tension et de résistances d'égalisation de tension, l'écart de tension peut être contrôlé dans les 5 %.

2. Convertisseur multiniveau Cascade H-bridge
Pour le scénario de transmission d'énergie éolienne à ultra-haute tension, la topologie de pont H-en cascade atteint un niveau de sortie M=2N+1 en connectant des unités NH en série. Dans le projet de courant continu haute tension ± 800 kV Wudongdet, l'utilisation de convertisseurs à sept niveaux en cascade réduit la tension de tenue d'un seul appareil de 1 600 V à 650 V, augmente la fréquence de commutation équivalente à 10 kHz, réduit le taux de distorsion harmonique (THDu) de 25 % à 1,5 % et améliore l'efficacité de la transmission de 1,8 points de pourcentage.

3, Collaboration en matière de gestion thermique : contrôle de la température du niveau des composants au niveau du système
1. 3Technologie d'emballage D : éliminer le goulot d'étranglement de la dissipation thermique
Le module SiC de quatrième génération de ROHM adopte une conception de dissipation thermique double-, réduisant la résistance thermique de 10 K/W à 2 K/W et atteignant une densité de puissance supérieure à 100 kW/L. Dans le système de stockage d'énergie BYD Cube, la technologie de refroidissement liquide stabilise la température de fonctionnement de la diode en dessous de 45 degrés, réduisant ainsi le courant de fuite inverse de 78 % par rapport à la solution refroidie par air-et prolongeant la durée de vie du système à 15 ans.

2. Prédiction et maintenance des jumeaux numériques
La plate-forme Siemens MindSphere peut prédire le risque de défaillance thermique des diodes 48 heures à l'avance grâce à un système de mise en miroir en temps réel-. Dans une centrale électrique de stockage d'énergie partagée au Qinghai, la plate-forme a amélioré la précision de la prévision des pannes à 92 % et réduit les temps d'arrêt imprévus de 85 % en analysant les données de plus de 2 000 capteurs de température.

4, Optimisation au niveau du système : collaboration intelligente du stockage d'énergie hybride et de la distribution d'énergie
1. Stockage d'énergie hybride par supercondensateur de batterie au lithium
Dans le scénario de suppression des fluctuations de l'énergie éolienne, un système de stockage d'énergie hybride avec isolation par diode peut permettre une allocation précise de la puissance. Lorsque le taux de fluctuation de puissance dépasse 5 %, le supercondensateur se charge et se décharge rapidement à travers la diode, supprimant le taux de fluctuation à 2 % ; Les batteries au lithium sont régulées lentement à un taux de 0,1 °C pour garantir que le SOC est maintenu dans la plage de sécurité de 20 % à 80 %. Selon les données de la plateforme Huawei Digital Power, cette solution a augmenté le taux de conformité de l'évaluation de la connexion au réseau des parcs éoliens de 78 % à 99 %.

2. Couplage thermique intégré de stockage d'énergie solaire éolienne
Dans le projet d'énergie thermique photovoltaïque Gonghe au Qinghai, la batterie au lithium est chauffée par la chaleur résiduelle de la cellule électrolytique, réduisant ainsi le taux de dégradation de la capacité de la batterie de 30 % à 5 % dans des conditions de basse température en hiver. Dans le même temps, le pipeline de refroidissement liquide du module photovoltaïque partage le liquide de refroidissement avec le circuit d'huile de la boîte de vitesses de l'éolienne, permettant ainsi une utilisation en cascade d'énergie et améliorant l'efficacité globale du système de 8,2 %.