Apa efek penundaan dioda dalam peralihan otomatis jaringan distribusi?

一, Dasar fisik karakteristik penundaan dioda
Karakteristik penundaan dioda berasal dari proses dinamis pembawa muatan internalnya. Saat dioda beralih dari kondisi konduksi ke kondisi cutoff, pembawa non-kesetimbangan yang terakumulasi di sambungan PN (seperti elektron di wilayah P dan lubang di wilayah N) tidak langsung menghilang, namun secara bertahap berkurang melalui dua jalur: gerakan melayang di bawah aksi medan listrik terbalik, dan rekombinasi dengan sebagian besar pembawa. Proses ini menyebabkan arus balik mempertahankan nilai yang tinggi pada tahap awal, dan kemudian secara bertahap meluruh ke nilai kondisi-yang stabil, membentuk waktu pemulihan terbalik (Trr). Lamanya waktu pemulihan balik secara langsung mempengaruhi kecepatan peralihan dioda, yang pada gilirannya menentukan karakteristik penundaannya dalam peralihan otomatis.

Data eksperimen menunjukkan bahwa waktu pemulihan balik dioda berkaitan erat dengan kapasitansi sambungan dan muatan yang disimpan. Semakin besar area sambungan PN, semakin banyak muatan yang tersimpan dan semakin lama waktu tunda; Semakin besar arus maju, semakin besar jumlah muatan yang tersimpan dan semakin lama waktu mematikannya; Semakin besar arus baliknya, semakin cepat muatannya hilang dan semakin pendek waktu mematikannya. Misalnya, dalam rangkaian penyearah sakelar otomatis di jaringan distribusi, jika dioda penyearah biasa digunakan, waktu pemulihan balik dapat mencapai ratusan nanodetik hingga mikrodetik, sedangkan dioda Schottky dapat mempersingkat waktu pemulihan balik menjadi nanodetik melalui mekanisme konduksi pembawa mayoritas, sehingga secara signifikan meningkatkan kecepatan respons sakelar.

2, Implementasi Rangkaian Kontrol Penundaan Dioda pada Peralihan Otomatis
Dalam peralihan otomatis jaringan distribusi, kontrol penundaan dioda terutama dicapai melalui dua bentuk rangkaian: satu adalah rangkaian penundaan berdasarkan pengisian dan pengosongan RC, dan yang lainnya adalah rangkaian penekanan transien berdasarkan karakteristik pemulihan terbalik dioda.

1. Penerapan dioda pada rangkaian penundaan RC
Rangkaian penundaan RC mencapai penundaan waktu melalui proses pengisian dan pengosongan kapasitor, dan dioda berperan dalam mengontrol jalur pengisian dan pengosongan di rangkaian ini. Misalnya, dalam rangkaian kontrol penutupan sakelar otomatis, ketika sinyal masukan tinggi, dioda bekerja dalam arah maju, dan kapasitor mengisi daya dengan cepat melalui resistor kecil, memperpendek waktu penutupan; Ketika sinyal masukan rendah, dioda dimatikan secara terbalik, dan kapasitor perlahan-lahan dilepaskan melalui resistor besar, sehingga memperpanjang waktu pembukaan. Desain ini dapat mencapai kontrol penundaan mulai dari puluhan mikrodetik hingga milidetik dengan menyesuaikan rasio resistansi maju dan mundur dioda, sehingga memenuhi persyaratan waktu untuk isolasi kesalahan dan pemulihan dalam jaringan distribusi.

2. Penerapan dioda pada rangkaian penekan transien
Dalam rangkaian proteksi tegangan lebih pada sakelar otomatis, dioda (seperti dioda TVS) menyerap tegangan lebih transien melalui karakteristik kerusakan baliknya, dan waktu pemulihan baliknya secara langsung mempengaruhi kecepatan respons proteksi. Misalnya, ketika sambaran petir atau pengoperasian sakelar menghasilkan tegangan berlebih di jaringan distribusi, dioda TVS bekerja dalam nanodetik, menahan tegangan berlebih ke tingkat yang aman, dan kemudian memulihkan kondisi cutoff melalui proses pemulihan terbalik. Jika waktu pemulihan balik terlalu lama, hal ini dapat menyebabkan lonjakan tegangan lebih sekunder, sehingga dioda pemulihan sangat cepat (seperti UF4007, Trr<50ns) need to be selected to optimize the protection effect.

3, Penerapan khas karakteristik penundaan dioda dalam otomatisasi jaringan distribusi
1. Kontrol waktu untuk isolasi dan pemulihan kesalahan
Dalam otomatisasi pengumpan jaringan distribusi, sakelar otomatis perlu dengan cepat mengisolasi bagian yang rusak berdasarkan sinyal kesalahan dan memulihkan pasokan daya ke bagian yang tidak rusak. Karakteristik penundaan dioda dapat mencapai koordinasi waktu aksi saklar. Misalnya, dalam rangkaian penutupan kembali, waktu pengisian kapasitor dikontrol oleh dioda untuk memastikan penundaan beberapa detik sebelum penutupan kembali setelah isolasi gangguan, untuk menghindari dampak berulang dari gangguan sementara. Setelah mengadopsi skema ini dalam proyek jaringan distribusi 10kV, waktu isolasi kesalahan dipersingkat menjadi kurang dari 200ms, dan tingkat keberhasilan penutupan kembali meningkat menjadi 98%.

2. Perlindungan anti arus balik untuk akses daya terdistribusi
Dengan mempopulerkan sistem fotovoltaik dan penyimpanan energi terdistribusi, jaringan distribusi perlu mencegah sumber daya terdistribusi mengirimkan listrik kembali ke jaringan listrik jika terjadi gangguan. Dioda dihubungkan secara seri dengan terminal keluaran inverter, menggunakan konduktivitas searahnya untuk memblokir arus balik, sekaligus mengontrol kecepatan respons perlindungan anti arus balik melalui waktu pemulihan terbalik. Misalnya, ketika pembangkit listrik fotovoltaik tertentu mengadopsi dioda Schottky (seperti SS14, Trr<10ns), the anti backflow protection action time is shortened from milliseconds to microseconds, effectively avoiding the expansion of power grid faults.

3. Kontrol sakelar yang sinkron dalam sistem distribusi DC
Dalam jaringan distribusi DC, pembukaan dan penutupan sakelar otomatis secara sinkron perlu mengatasi masalah penyalaan kembali busur. Dioda mencapai sinkronisasi fase dari tindakan peralihan dengan menunda kontrol pengisian dan pengosongan kapasitor. Misalnya, pada pemutus arus DC, dioda membentuk rangkaian resonansi dengan induktor dan kapasitor. Dengan menyesuaikan sudut konduksi dioda untuk mengontrol frekuensi resonansi, saklar dapat putus pada titik nol arus, mengurangi energi busur hingga di bawah 1% dan secara signifikan meningkatkan umur saklar.