מבוא ל- Thyristors in Renewable Energy

המעבר הגלובלי למקורות אנרגיה מתחדשת תלוי באלקטרוניקה יעילה של חשמל סולארי (PV) מערךים, טורבינות רוח ומערכות אחסון סוללות כל דורש מתגים חצי-מוליכים למחצה חזקים להמיר, לווסת, ותנאי חשמל. בין מכשירים אלה, Thyristors שמרו על תפקיד מכריע עבור שנים, במיוחד ביישומים גמישים כוחניים, שלך נועדו לטפל במגמות קיצוניות וחשמליות בזמן המציעים מתח נמוך של חשמלאי חשמל גמישים, כדי להפוך את התקני חשמל יציבים, במיוחד עבור מערכות חשמל קריפטמות, כדי לספק את התקני חשמל חסכוניים גמישים, כדי לספק את התקני חשמל יציבים.

בעוד מכשירים מודרניים כמו IGBTs ו- MOSFET שולטים מתמרים כוח נמוך יותר, Thyristors נשארים בלתי ניתנים להחלפה בקווי הכוח הגבוהים ביותר - כגון חוות שמש בקנה מידה כלי רכב, אזורי רוח מתאחדים, וקשרי שידור ישירים (HVDC) הבנה המאפיינים הייחודיים של המהנדסים שלך מסייע לבחור את הטופולוגיה עבור כל יישום אנרגיה מתחדשת, יעילות, מעבר מהירות, מערכת עלות, עלות.

מה הם הכמרים?

מבנה בסיסי ומבצע

(המדריך הוא מכשיר תלת-צדדי, שלושה צ'יפים למחצה (PNPN) שפועל כ מתג חתלתול.ניתן להפעילו על ידי יישום דופק זר קטן למסוף השער שלו כאשר הרוד הוא חיובי יחסית ל- Cathode. לאחר מופעל, המכשיר נכנס למצב של ביצוע וממשיך להיות מכווץ גם אם הסרת האות.

המחוקק הנפוץ ביותר הוא המבודד הנשלט על ידי סיליקון (SCR) זמינים בדירוג ממספר אמפרים לאלפים של אמפרים ומעשרות וולטים לקיוולטים רבים.גרסאות אחרות כוללות את השער הפוך את המחוקק (GTO), אשר ניתן לכבות על ידי דופק שלילי; השער המשולב של המטורף (IG), ו-Modertated yourtros (Perfectated growth, and the Tramotated yourristator) בין היתר (GMC).

מאפיינים חשמליים

(ה) פרמטרים חשובים ליישומים אנרגיה מתחדשת כוללים את המתח החוסם (VFLT:0)DRMFelople:1), על מצב הנוכחי (IHzFLT:2T(RMS)evolveFLT 3), עלייה ביכולת הנוכחית (IOVAFLT:4TSMFLT:5), ו di/dt ו- dv/dv/tדירוגים יקרים בטמפרטורות גבוהות, אשר ניתן לדרגו רק 50 פעמים רבות של התדירות גבוהה, אשר ניתן לדרג את התדירות גבוהה יותר, אשר ניתן לדרגת התדירות גבוהה יותר, אשר ניתן לדרגת ה-CDC.

יישומים במערכות אנרגיה מתחדשת

Thyristors פרוסים על פני מספר רב של תחומי אנרגיה מתחדשת.היכולת שלהם להתמודד עם כוח גבוה עם הפסדים מינימליים הופכת אותם אידיאליים עבור משימות שאינן דורשות מעבר מהיר מאוד - כמו 50 / 60 הרץ קו נסיעה, התחלה רכות של המשתנים, ו- DC קישור תקנה.

מערכת צילום: Solar Photovoltaic Systems

במפעלי PV סולריים בקנה מידה גדול, האריסטוקרטים מופיעים במספר בלוקים תת-מערכתיים:

  • (FLT:0)DC-to-DC ממיררים 1FLT:1 עבור מעקב מקסימלי של נקודת כוח (MPPT) של מיתרים בעלי מתח גבוה. בעוד שממירי MPPT המודרניים משתמשים לעתים קרובות ב- IGBTs, כמה עיצובים מעסיקים SCRs לבידוד ועוצמה במולידים מרכזיים מול מגה-וואט.
  • (FLT:0) שלבים פלטה של תפוקה (FLT:1), שבו SCRs יוצרים את מרכיבי ההחלפה של קו-קו-מוגדרת על ידי פולשים אלה מסתמכים על מתח רשת AC כדי לכבות את המכשפים באופן טבעי כל חצי מחזור (נסיעה טבעית).
  • (ב) ,0) ,מעגלות של תפוצה (FLT) 1:1 כגון מעגלים של צללים המשתמשים באנשיך לזרחנים קצרים של תקלות, הגנה על רכיבים מטה הזרם מאירועים שאינם מסובכים במהלך הפרעות רשת.

גם הכמרים מופיעים ב-FLT:0 (מטען קונסול) 1:1 עבור בנקים מחוץ לסוללה, שם הם מסדירים זרם נוכחי מפאנלים PV לסוללות, מונעים גינויים והפך בזמן הלילה.

Wind Energy Systems

טורבינות הרוח, במיוחד גנרטורים כפולים (Def) מסוגים, משלבים את האריסטוקרטים בשלבים המסתובבים שלהם וממירים בצד קו-צדדי.העיגול הרוטור מטפל בערך 30% מכוח הגנרטור, ומאפשרים להמיר תדרים חלקיים בקנה מידה חלקיים. ⁇ - AC-to-DC מבוסס-Retro-to-deftifiers (Six-pulse או 12pulse) ל-Rrup) ל-Ry-Ry-R-Ricer כדי להפעיל את ה-Ricernatives-C.

מערכות אחסון אנרגיה

(ב) מערכות אחסון אנרגיה סוללות (BESS) מסתמכות על חומרים דו-צדדיים שיכולים לטעון ולשחרר אותם. Thyristors נמצאים ב-FLT:0AC-side Powerמיזוג UnitsFLT:1 של גדול-scale beSS, במיוחד אלה הפועלים במתח בינוני (למשל, 4.16 kV או 13.8 kV כאן, שסתום חג המולד מאפשר מעברים קלים ופגיעה בשלב זה יכול להיות מבודדת:2Fon-Fon-Fon-Flaster.

High-Voltage Direct Current (HVDC) Transmission

Thyristors הם עמוד השדרה של מערכות HVDC, המחברות מקורות אנרגיה מתחדשים מרחוק - כמו בחוות רוח offshore או צמחים סולאריים המדבר - כדי לטעון מרכזי. Line-commutated להמיר (LCC) HVDC משתמש בשסתום כוח גבוה (לעתים קרובות זורם ערמות מחוברות סדרה) כדי להמיר AC ל- DC ובחזרה.

תפקיד ב-Surle Inverters

מתנצל על מערכת השמש PV

סולריים נופלים לשלוש קטגוריות עיקריות: מופנים מיתרים (עד 150 קילוואט), מופנים מרכזיים (100 קילוואט למספר MW), ומיקרו-מורטים (ראה FLT:0central invertersFLT:1, שבו רמות מתח גבוהות יותר מ-1,000 VDC ודירוגי חשמל מגיעות למספר מגה-וואט.הטופולוגיה הקלאסית היא קו-פוסט-מולאוסטרטיבית תלת-אפומטור (נקראת גם בתצורה פשוטה), אשר שימשהגשר SCRSCRSCRSCR-Rater, אשר שימש כ-Rates-Rates.

ב- קו-מוגדר, מתח רשת AC מספק את מתח ההסעה כדי לכבות את המקטור היוצא החוצה.הנסיעה הטבעית הזו מבטלת את הצורך במעגלי החלפה של עזר, צמצום ספירת הרכיב והעלות. עם זאת, קו-מוגדרי בעל כוח מכובש (גורם כוח מתפתל) ומייצרת נזקי חשמל נמוכים משמעותיים לצמצום בעיות אלה, לעתים קרובות; 0-Fsephaspulspulspuls) או מנטרפוחיות (מחדש)

המופנמים עם Thyristors

עבור יישומים חיצוניים או חלשים, מעכבי עצמי נדרשים כי שום מתח רשת קיים כדי לכבות את חג המולדים.כאן, FLT:0forced irFLT:1 מעגלים נוסף: auxiliary capacitor ו inducetor ליצור דופק נוכחי כי מכבה את המורכבות העיקרית ועלות, אשר לעתים קרובות למנוע מתגים חזקים על ידי מכיון השמש (Ricerative capacitor) ו- IFgones-ress-Rides-ress-ress-ress-tos-to-res.com שלך לעמוד על ידי מערכות הגנה מרחוק.

התנצלות היברידית ומגמות מודרניות

(הופנה מהדף [[המאה ה-1]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]] [[[[1966]]]]]] [[[[1966]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]] [[[[[[1924]]]] [[[[1966]]]]]]]]]] [[[[[[[[[[19[[

יתרונות ומגבלות של Thyristors

יתרונות

  • (ב) [ה]הרבייה של כוח עליון: [ה]: הכמרים יכולים לחסום אלפי וולט ולנהל אלפי נביחות עם ירידה של מתח קדימה של רק 1-2 V. זה הופך אותם יעילים מאוד ביישומים עתיריים.
  • (FLT:0)Low Conduction LossFLT:1: פעם לחבב, המתח על המדינה נמוך יותר מאשר של IGBT או Power MOSFET של דירוג דומה, שיפור יעילות המערכת הכוללת.
  • (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • (ב) ,0) ,Ucst ProFLT:1: עבור דירוגים מעל 1,000 V ו 500 A, שלךריסים הם פחות יקר עבור אמפ מאשר IGBT מודולים.
  • (ב) [ה]הרביות [ה]: הכמרים רגישים פחות לפריקת חשמלסט וספיצי מתח מאשר מכשירים משערים, מפשטים את האריזה וההגנה.

הגבלות

  • (ב) אין שער הפוך: לא ניתן לכבות את SCRs סטנדרטיים על ידי השער; הם מסתמכים על תנאי מעגלים כדי להתעכב.זה מסבך את השליטה בהתנצלות עצמית.
  • (FLT:0) הגבלת החלפת תדירות התדירות של ה-GTOs ו- IGCTs בדרך כלל מוגבל ל-2 kHz בשל אובדן זמן והחלמה של ה-GTOs ו- IGCTs יכולים להגיע כמה kHz, אך עדיין lag מאחורי IGBTs (עד 20 kHz).
  • (ב) ,0) צריכת הכוח האקטיבית של כוח מילואים: מפגעים קו-קומומנטליים פועלים תמיד עם גורם כוח מתפתל, הדורש ציוד פיצויי כוח תגובתי.
  • (ב) ,0) אובדן אימונים גבוה יותר (FLT:1): מעגלי ההסעה בכפייה הדרושים למניעים עצמיים מוסיפים הפסדים ומורכבות.

אפשרויות לעתיד

טכנולוגיות מתקדמות

מחקר למוליכים למחצה רחבים (silicon carbide - SiC, ו-GRAium nitride - GaN) הפיק את ההתקנים דמויי חג המולד: השער <חזק>SiC הופך את המחוקק (GTO) ו- <חזק> רמות , SiC שלך יכול לפעול בטמפרטורות גבוהות יותר מ-300 מעלות צלזיוס, והופכים את הפחתת ה-CDC של סיליקון אפילו ל-Cer של סיליקון (Cer) ל-Cer של כמה סיליקון) של סיליקון (Cer-Cervter-Certacker) אפילו ⁇ ttzer של ⁇ ) יכול להפוך את ה-Cer של כמה ⁇ ern) של כמה ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

בתוך טכנולוגיית סיליקון, ה- 0 (FLT:0) ,השער המוחזק (IGCT) קיד 1 (IGCT) התפתח כבחירה מובילה עבור 2-10 מ"מ מ"מ מ"מ"מ משלב את המתח ההתנהלות הנמוך של הצפיפות שלך עם יכולת ההמראה של IGBT, תוך שימוש בשער נמוך של העברת חומרים להובלת טורבינות רבות (G) ו-GBT (כיום מפעילה יותר מ-HD) מאשר יעילות גבוהה יותר מאשר IGTM (IG) מאשר IGTM) מאשר IGT (IGT) מאשר שימוש כיום.

בקרה דיגיטלית ושילוב גריידי

מעבדי אותות דיגיטליים מתקדמים ומערךי שער הניתנים לחיזוי שדה (FPGAs) אפשרו ל-FLT:0 אלגוריתמים של שליטה מוקדמת (FLT:1) עבור ממירים מבוססי-העל-ידי Thyristor. אלה בקריונים לייעל זוויות ירי בזמן אמת כדי למזער הרמוניות, לשפר את גורם הכוח ולתמוך יציבות הרשת במהלך תנודות מתחדשות, כמו עלייה מהירה כל-כך תהיה חיונית לשמירה על תדירות ומגבלות נוחות בתוך מגבלות.

האדריכלות (FLT:0 קשקשים רב-ממדיים (MMC)BuildFLT) 1 אדריכלות, שכבר דומיננטית ב- HVDC, מתחילה לחדור לשוק השמש והרוח. MMCs משתמשים במאות תת-מודולים, כל אחד המכיל חצי-גשר (בדרך כלל עם IGBTs) עם זאת, החוקרים מפתחים תת-מודולים היברידיים כי תחליפים שלך עבור המתגים הנמוכים כדי להפחית את ההשפעה של 0.1% של שיפור משמעותי של יעילותם של 0.1%.

שילוב עם אחסון אנרגיה ו הידרוגן

Thyrisators גם מאפשר יישומים מתעוררים כגון FLT:0 כוח-to-iggasFLT 1 ו-FLT:2green מימן אלקטרוליזהFLT 3: [אלקטרולייזרים לייצור מימן דורש זרמי DC גדולים (10-50 kA) במתח נמוך (1–2 V לתא) , הנקרא לעתים היפייזרים או אלקטרו-כימיקליים (מספקים חשמליים) של יעילות גבוהה יותר של אנרגיה מתחדשת (כ- 98%).

מסקנה

Thyristors הם רחוק מיושנים בנוף האנרגיה המתחדש.בעוד IGBTs ו-MoaMosFET תפסו פלחים בעלי כוח נמוך יותר, Thyristors ממשיכים לשלוט על התכנני הכוח הגבוהים ביותר בשל השילוב הבלתי-מתואם של חסימת מתח, בהווה, ו rחוספסות.ממכשירי אנרגיה סולריים בקנה מידה גדול וטורבינה רוח מתמירים להעברת HVDC ואלקטרואקטיבית, מספקים לך השפעה דיגיטלית, כדי להרחיב את התפקיד שלך, ל-C-C-C-C-C-C-SKing כוח-C-C-הספקת כוח-C-C-S.

לקריאה נוספת על יישומי ה-Yristor באלקטרוניקה של כוח, מתייחסת לסקירה של החברה של החברה האלקטרוניקה של כוח אלקטרוניקה (FLT:1), ל-IIFLT:2NREL למדריך לטכנולוגיות סולריות של הנדסת חשמלFLT 3: ו-FLT:4Hitachi Energy's HVDC Thyris Yourtor של HVDC Thyris Yourtor Document:2NREL ל-LT5: