Was ist der Unterschied zwischen Bypass-Diode und Anti-Reverse-Diode?

1, Funktionsprinzip: Differenzierte Anwendung der unidirektionalen Leitfähigkeit
Bypass-Diode: ein aktiver Verteidiger des Hot-Spot-Effekts
Die Bypass-Diode ist umgekehrt parallel an beide Enden des Photovoltaikmoduls angeschlossen und nutzt die unidirektionale Leitfähigkeit der Diode, um einen Schutz vor thermischen Stellen zu erreichen. Wenn die Ausgangsspannung einer Komponente aufgrund lokaler Hindernisse, Fehlfunktionen oder Alterung abnimmt, leitet die Diode in Durchlassrichtung, schließt die fehlerhafte Komponente kurz und ermöglicht, dass der Strom den Problembereich umgeht. Beispielsweise besteht ein bestimmtes Photovoltaikmodul aus 36 in Reihe geschalteten Solarzellen. Wenn eine von ihnen aufgrund von Verschattung keinen Strom erzeugen kann, erhöht sich ihr Ersatzwiderstand plötzlich und die Gesamtspannung der Reihenschaltung konzentriert sich auf diese Zelle, was zu Hitzestellen mit hoher Temperatur führt. An diesem Punkt leitet die parallele Bypass-Diode und umgeht die fehlerhafte Batteriezelle, um zu verhindern, dass sie zu einer Last wird und Energie von anderen normalen Batteriezellen verbraucht. Gleichzeitig wird verhindert, dass sich das Verpackungsmaterial verformt oder die Batteriezelle aufgrund einer zu hohen Bauteiltemperatur reißt.

Anti-Reverse-Diode: ein passiver Blocker des Stromrückflusses
Anti-Reverse-Dioden werden mit Photovoltaik-Strängen oder DC-Sammelkästen in Reihe geschaltet und nutzen eine unidirektionale Leitfähigkeit, um einen umgekehrten Stromfluss zu verhindern. Zu seinen Kernfunktionen gehören:

Anti-Batterie-Rückfluss: Wenn in einer unabhängigen Photovoltaikanlage die Komponenten nachts keinen Strom erzeugen, kann die Anti-Reverse-Diode den Rückfluss des Batteriestroms in die Komponenten blockieren und so eine Erwärmung und Beschädigung der Komponenten verhindern.
Anti-String-Gegeneinspeisung: Wenn in parallelen Strings ein Zweig aufgrund von Schatten oder Fehlern einen Abfall der Ausgangsspannung erfährt, kann die Anti-Reverse-Diode verhindern, dass der Strom vom Hochspannungszweig zum Niederspannungszweig zurückfließt, und so verhindern, dass die Gesamtausgangsspannung abfällt. Ein Photovoltaikkraftwerk enthält beispielsweise 10 Stränge. Wenn die Ausgangsspannung eines Strings aufgrund der Schneedecke sinkt und keine Anti-Reverse-Diode installiert ist, bilden die Ströme der anderen Strings einen zirkulierenden Strom durch den fehlerhaften String, was zu einem Verlust der Systemeffizienz führt; Nach der Installation von Anti-Reverse-Dioden wird der fehlerhafte Strang isoliert und die Systemausgangsspannung bleibt stabil.
2, Kernrolle: Differenzierte Arbeitsteilung zur funktionalen Positionierung
Bypass-Diode: doppelte Garantie für Effizienz und Sicherheit
Der Kernwert von Bypass-Dioden liegt in der Aufrechterhaltung der Effizienz der Systemstromerzeugung und der Komponentensicherheit. Experimentelle Daten zeigen, dass Komponenten ohne Bypass-Dioden die Ausgangsleistung um 30–50 % reduzieren können, wenn sie teilweise blockiert sind, und die Hot-Spot-Temperatur kann über 150 Grad erreichen, was die Lebensdauer der Komponenten ernsthaft gefährdet; Nach der Konfiguration der Bypass-Diode kann der Leistungsverlust auf 5 % kontrolliert und die Hot-Spot-Temperatur auf unter 80 Grad gesenkt werden. Darüber hinaus können Bypass-Dioden Systemausfallzeiten aufgrund von Komponentenausfällen reduzieren und die Betriebseffizienz verbessern.

Anti-Reverse-Diode: der Grundstein für die Systemstabilität
Die Kernfunktion von Anti-Reverse-Dioden besteht darin, die Stabilität der Systemspannung und die Effizienz der Energienutzung aufrechtzuerhalten. In großen Photovoltaik-Kraftwerken können Spannungsunterschiede zwischen Strings einen Stromrückfluss verursachen, der zu folgenden Problemen führt:

Energieverlust: Rückstrom verbraucht die effektive Stromerzeugung und verringert so die Gesamteffizienz des Systems.
Geräteschäden: Langfristiger Rückstrom kann zur Erwärmung von Bauteilen, zum Durchbrennen der Anschlussdose und sogar zu Bränden führen.
Überwachungsfehler: Ein Stromrückfluss kann die genaue Beurteilung des Komponentenstatus durch das Überwachungssystem beeinträchtigen und den Betrieb und die Wartung erschweren.
Durch die Installation von Anti-Reverse-Dioden kann der Rückstrom wirksam blockiert werden, wodurch sichergestellt wird, dass die Systemspannung innerhalb des Auslegungsbereichs stabil bleibt und die Effizienz der Energieübertragung sowie die Zuverlässigkeit der Geräte verbessert werden.
3, Installationsort: Differenziertes Layout der Schaltungstopologie
Bypass-Diode: Schutz auf Komponentenebene
Die Bypass-Diode wird üblicherweise in die Anschlussdose des Photovoltaikmoduls eingebaut und umgekehrt parallel zum Batteriepack geschaltet. Je nach Komponentendesign kann jede Komponente mit 1-3 Bypass-Dioden konfiguriert werden. Beispielsweise kann eine Komponente mit 60 Batteriezellen zwei Bypass-Dioden verwenden, wobei jede Diode 30 Batteriezellen schützt. Bei Verwendung von 3 Dioden, die jeweils 20 Batteriezellen schützen, kann der Fehlerbereich feiner isoliert und der Leistungsverlust normaler Batteriezellen reduziert werden.

Anti-Reverse-Diode: Schutz auf Systemebene
Anti-Reverse-Dioden werden normalerweise am Eingang von DC-Sammelboxen oder Wechselrichtern installiert und im Ausgangskreis des Strings in Reihe geschaltet. In großen Kraftwerken kann jeder String-Ausgangsanschluss mit einer Anti-Reverse-Diode ausgestattet sein; Im Combiner-Box können sich mehrere Strings nach der Konvergenz ein Anti-Reverse-Diodenmodul teilen, um Kosten und Platzbedarf zu reduzieren. Beispielsweise enthält ein 1-MW-Photovoltaikkraftwerk Strings mit 20 50kW, und in der Anschlussbox können 4 Anti-Reverse-Diodenmodule konfiguriert werden, wobei jedes Modul 5 Strings schützt.

4, Auswahlkriterien: Differenzierte Anforderungen an den Parameterabgleich
Bypass-Diode: Spannungsfestigkeit, Strom und thermische Leistung sind entscheidende Faktoren
Die Auswahl der Bypass-Dioden muss die folgenden Parameteranforderungen erfüllen:

Rückwärtsspannungsfestigkeit: Sie muss größer als das 1,5-fache der Leerlaufspannung der Komponente sein. Wenn beispielsweise die Leerlaufspannung einer Komponente 45 V beträgt, muss die Sperrspannung der Bypass-Diode größer oder gleich 67,5 V sein;
Durchlassstrom: Er sollte größer als das 1,2-fache des Kurzschlussstroms der Komponente sein. Wenn beispielsweise der Kurzschlussstrom einer Komponente 9 A beträgt, muss der Durchlassstrom der Bypass-Diode größer oder gleich 10,8 A sein;
Wärmewiderstand und Sperrschichttemperatur: Es ist notwendig, die Hochtemperaturumgebung innerhalb der Komponente zu berücksichtigen (normalerweise 20–30 Grad höher als die Umgebungstemperatur) und Dioden mit niedrigem Wärmewiderstand und hoher Sperrschichttemperatur zu wählen. Wenn beispielsweise die Innentemperatur einer Komponente 85 Grad erreichen kann, muss die Sperrschichttemperatur der Diode größer oder gleich 125 Grad sein;
Druckabfall: Je geringer der Druckabfall, desto geringer der Leistungsverlust. Schottky-Dioden werden aufgrund des Spannungsabfalls (0,2-0,3 V) häufig in Komponenten mit geringer Leistung verwendet, während Silizium-Gleichrichterdioden (Spannungsabfall 0,7–1 V) für Komponenten mit hoher Leistung geeignet sind.
Anti-Reverse-Diode: Spannungswiderstand, Strom und Wärmeableitung sind der Kern
Die Auswahl der Anti-Reverse-Dioden muss die folgenden Parameteranforderungen erfüllen:

Rückwärtsspannungsfestigkeit: Sie muss mehr als das Doppelte der maximalen Betriebsspannung des Systems betragen. Wenn beispielsweise die maximale Betriebsspannung eines Systems 1000 V beträgt, muss die Sperrspannung der Anti-Reverse-Diode größer oder gleich 2000 V sein;
Vorwärtsstrom: Er muss größer als das 1,5-fache des maximalen Ausgangsstroms des Strings sein. Wenn beispielsweise der maximale Ausgangsstrom eines bestimmten Strings 12 A beträgt, muss der Durchlassstrom der Anti-Reverse-Diode größer oder gleich 18 A sein;
Wärmeableitungsdesign: Es ist notwendig, die Umgebung mit hohen Temperaturen im Inneren des Anschlusskastens zu berücksichtigen (normalerweise bis zu 60–80 Grad) und Module mit niedrigem Wärmewiderstand und Kühlkörpern auszuwählen. Beispielsweise beträgt der Wärmewiderstand eines bestimmten Anti-Reverse-Diodenmoduls 0,5 Grad /W, wodurch die Sperrschichttemperatur effektiv gesenkt werden kann.
Spannungsabfall und Stromverbrauch: Je geringer der Spannungsabfall, desto höher die Systemeffizienz. Der Spannungsabfall von Photovoltaik-Modulen mit Anti-Reverse-Dioden kann nur 1,0–1,5 V betragen, wodurch der Stromverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Modulen (1,5–2 V) um 20–30 % reduziert wird.
5. Praktischer Anwendungsfall: typische Manifestation des kollaborativen Wertes
Fall 1: Optimierung von Bypass-Dioden in einem 50-MW-Photovoltaik-Kraftwerk
Das Kraftwerk war ursprünglich mit einer Bypass-Diode pro Komponente ausgelegt, später stellte sich jedoch heraus, dass der Leistungsverlust bei teilweiser Verstopfung immer noch 15 % erreichte. Durch den Einsatz von 3 Bypass-Dioden pro Komponente wird der Leistungsverlust auf unter 5 % reduziert und die jährliche Stromerzeugung um etwa 2 % erhöht. Gleichzeitig sank die Hot-Spot-Temperatur von 120 Grad auf 70 Grad und die Komponentenausfallrate sank um 40 %.

Fall 2: Nachrüstung einer 10-MW-Photovoltaikanlage mit Anti-Reverse-Dioden
Das Kraftwerk war ursprünglich nicht mit Anti-Reverse-Dioden ausgestattet, und der Stromrückfluss zwischen den Serien führte zu einem Verlust der Systemeffizienz von 8 % und es kommt jedes Jahr zu 3–5 Unfällen durch durchgebrannte Anschlusskästen. Durch die Installation von photovoltaikspezifischen Anti-Reverse-Diodenmodulen im Anschlusskasten wird die Systemeffizienz um 5 % verbessert, die Ausfallrate des Anschlusskastens auf Null reduziert und die Betriebs- und Wartungskosten um 30 % gesenkt.