Qual é a diferença entre diodo de bypass e diodo anti-reverso?

1, Princípio de funcionamento: Aplicação diferenciada de condutividade unidirecional
Diodo bypass: um defensor ativo do efeito hot spot
O diodo de bypass é conectado em paralelo reverso a ambas as extremidades do módulo fotovoltaico, utilizando a condutividade unidirecional do diodo para obter proteção térmica. Quando a tensão de saída de um componente diminui devido a obstrução local, mau funcionamento ou envelhecimento, o diodo conduz na direção direta, causando curto-circuito no componente defeituoso e permitindo que a corrente contorne a área problemática. Por exemplo, um determinado módulo fotovoltaico é composto por 36 células solares ligadas em série. Se um deles não puder gerar eletricidade devido ao sombreamento, sua resistência equivalente aumentará repentinamente e a tensão total do circuito em série será concentrada naquela célula, resultando em pontos de calor de alta-temperatura. Neste ponto, o diodo de bypass paralelo conduz, contornando a célula de bateria defeituosa para evitar que ela se torne uma carga e consuma energia de outras células normais da bateria. Ao mesmo tempo, evita que o material da embalagem se deforme ou que a célula da bateria quebre devido à temperatura excessiva dos componentes.

Diodo anti-reverso: um bloqueador passivo do refluxo de corrente
Os diodos anti-reversos são conectados em série com cadeias fotovoltaicas ou caixas combinadoras CC, utilizando condutividade unidirecional para evitar o fluxo de corrente reversa. Suas funções principais incluem:

Anti-refluxo da bateria: Em um sistema fotovoltaico independente, quando os componentes não geram eletricidade à noite, o diodo anti-reverso pode bloquear o fluxo reverso da corrente da bateria nos componentes, evitando aquecimento e danos aos componentes;
Injeção mútua anti-string: Em strings paralelas, se um ramal sofrer uma diminuição na tensão de saída devido a sombras ou falhas, o diodo anti-reverso pode bloquear a corrente do ramal de alta tensão de retornar ao ramal de baixa tensão, evitando que a tensão de saída geral caia. Por exemplo, uma central fotovoltaica contém 10 strings. Se uma cadeia sofrer uma diminuição na tensão de saída devido à cobertura de neve e nenhum diodo anti-reverso estiver instalado, as correntes das outras cadeias formarão uma corrente circulante através da cadeia defeituosa, resultando em uma perda de eficiência do sistema; Após a instalação dos diodos anti-reversos, a cadeia defeituosa é isolada e a tensão de saída do sistema permanece estável.
2, Papel central: Divisão diferenciada do trabalho para posicionamento funcional
Diodo bypass: dupla garantia de eficiência e segurança
O valor central dos diodos de bypass reside na manutenção da eficiência da geração de energia do sistema e na segurança dos componentes. Dados experimentais mostram que componentes sem diodos de bypass podem reduzir a potência de saída em 30% -50% quando parcialmente obstruídos, e a temperatura do ponto quente pode atingir mais de 150 graus, ameaçando seriamente a vida útil dos componentes; Depois de configurar o diodo de bypass, a perda de energia pode ser controlada em 5% e a temperatura do ponto quente pode ser reduzida para menos de 80 graus. Além disso, os diodos de bypass podem reduzir o tempo de inatividade do sistema causado por falhas de componentes e melhorar a eficiência operacional.

Diodo anti-reverso: a base da estabilidade do sistema
A função principal dos diodos anti-reversos é manter a estabilidade da tensão do sistema e a eficiência da utilização de energia. Em grandes usinas fotovoltaicas, as diferenças de tensão entre as cadeias podem causar refluxo de corrente, levando aos seguintes problemas:

Perda de energia: A corrente reversa consome a geração efetiva de energia, reduzindo a eficiência geral do sistema;
Danos ao equipamento: A corrente reversa de longo prazo pode causar aquecimento de componentes, queima da caixa de junção e até incêndio;
Falha de monitoramento: O refluxo da corrente pode interferir no julgamento preciso do sistema de monitoramento sobre o status dos componentes, aumentando a dificuldade de operação e manutenção.
Ao instalar diodos anti-reversos, a corrente reversa pode ser efetivamente bloqueada, garantindo que a tensão do sistema permaneça estável dentro da faixa projetada e melhorando a eficiência da transferência de energia e a confiabilidade do equipamento.
3, Local de instalação: Layout diferenciado da topologia do circuito
Diodo de bypass: proteção de nível de componente
O diodo de bypass geralmente é embutido na caixa de junção do módulo fotovoltaico e conectado em paralelo reverso com a bateria. Dependendo do design do componente, cada componente pode ser configurado com 1-3 diodos de bypass. Por exemplo, um componente de 60 células de bateria pode usar 2 diodos de bypass, cada diodo protegendo 30 células de bateria; Se forem usados ​​3 diodos, cada um protegendo 20 células da bateria pode isolar a área de falha com mais precisão e reduzir a perda de energia das células normais da bateria.

Diodo anti-reverso: proteção de nível do sistema
Diodos anti-reversos são normalmente instalados na entrada de caixas combinadoras CC ou inversores, conectados em série no circuito de saída do string. Em grandes usinas de energia, cada terminal de saída do string pode ser equipado com um diodo anti-reverso; Na caixa combinadora, múltiplas strings podem compartilhar um módulo de diodo anti-reverso após convergir para reduzir custos e ocupação de espaço. Por exemplo, uma estação de energia fotovoltaica de 1 MW contém cadeias de 20 50kW e 4 módulos de diodo anti-reverso podem ser configurados na caixa combinadora, cada módulo protegendo 5 cadeias.

4, Critérios de seleção: Requisitos diferenciados para correspondência de parâmetros
Diodo de bypass: resistência à tensão, corrente e desempenho térmico são fatores-chave
A seleção de diodos de bypass deve atender aos seguintes requisitos de parâmetros:

Tensão suportável reversa: Precisa ser maior que 1,5 vezes a tensão de circuito aberto do componente. Por exemplo, se a tensão de circuito aberto de um componente for 45V, a tensão suportável reversa do diodo de bypass precisa ser maior ou igual a 67,5V;
Corrente direta: deve ser maior que 1,2 vezes a corrente de-curto-circuito do componente. Por exemplo, se a corrente de curto-circuito de um componente for 9A, a corrente direta do diodo de bypass precisa ser maior ou igual a 10,8A;
Resistência térmica e temperatura de junção: É necessário considerar o ambiente de alta temperatura dentro do componente (geralmente 20-30 graus acima da temperatura ambiente) e escolher diodos com baixa resistência térmica e alta temperatura de junção. Por exemplo, se a temperatura interna de um componente pode atingir 85 graus, a temperatura da junção do diodo precisa ser maior ou igual a 125 graus;
Queda de pressão: Quanto menor a queda de pressão, menor será a perda de potência. Os diodos Schottky são comumente usados ​​em componentes de baixa-potência devido à queda de tensão (0,2-0,3V), enquanto os diodos retificadores de silício (queda de tensão 0,7-1V) são adequados para componentes de alta potência.
Diodo anti-reverso: resistência à tensão, corrente e dissipação de calor são o núcleo
A seleção de diodos anti-reversos deve atender aos seguintes requisitos de parâmetros:

Tensão suportável reversa: Precisa ser maior que o dobro da tensão máxima de operação do sistema. Por exemplo, se a tensão máxima de operação de um sistema for 1000V, a tensão suportável reversa do diodo anti-reverso precisa ser maior ou igual a 2000V;
Corrente direta: precisa ser maior que 1,5 vezes a corrente máxima de saída da string. Por exemplo, se a corrente de saída máxima de uma determinada string for 12A, a corrente direta do diodo anti-reverso precisa ser maior ou igual a 18A;
Projeto de dissipação de calor: É necessário considerar o ambiente de alta temperatura dentro da caixa combinadora (geralmente até 60-80 graus) e escolher módulos com baixa resistência térmica e dissipadores de calor. Por exemplo, a resistência térmica de um determinado módulo de diodo anti-reverso é de 0,5 graus /W, o que pode efetivamente reduzir a temperatura da junção;
Queda de tensão e consumo de energia: Quanto menor for a queda de tensão, maior será a eficiência do sistema. A queda de tensão dos módulos de diodo anti-reverso dedicados fotovoltaicos pode ser tão baixa quanto 1,0-1,5V, reduzindo o consumo de energia em 20% -30% em comparação com módulos comuns (1,5-2V).
5, Caso de aplicação prática: manifestação típica de valor colaborativo
Caso 1: Otimização de diodos bypass em uma central fotovoltaica de 50MW
A estação de energia foi originalmente projetada com um diodo de bypass por componente, mas mais tarde foi descoberto que a perda de energia ainda atingia 15% quando parcialmente obstruída. Ao adotar um esquema de utilização de 3 diodos de bypass por componente, a perda de potência é reduzida para menos de 5% e a geração anual de energia aumenta em cerca de 2%. Ao mesmo tempo, a temperatura do ponto quente diminuiu de 120 graus para 70 graus e a taxa de falhas dos componentes diminuiu 40%.

Caso 2: Retrofit de diodo anti-reverso de uma central fotovoltaica de 10MW
A estação de energia não foi originalmente equipada com diodos anti-reversos, e o refluxo de corrente entre as séries resultou em uma perda de eficiência do sistema de 8%, e 3-5 acidentes de queima de caixa de junção ocorrem todos os anos. Ao instalar módulos de diodo anti-reverso específicos fotovoltaicos na caixa combinadora, a eficiência do sistema é melhorada em 5%, a taxa de falha da caixa de junção é reduzida a zero e os custos de operação e manutenção são reduzidos em 30%.