旁路二极管
光伏组件中旁路二极管之关键作用资料讲解
光伏组件中旁路二极管之关键作用光伏组件中旁路二极管之关键作用一、热斑效应一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
二、Bypassdiode的作用：当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
三、Bypassdiode选择原则：1、耐压容量为最大反向工作电压的两倍；2、电流容量为最大反向工作电流的两倍；3、结温温度应高于实际结温温度；4、热阻小；5、压降小；四、实际结温温度测量方法：把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温：Tj=Tcase+R*U*I其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。
计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。
五、旁路二极管对电路影响示意图：当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。
六、每个旁路二极管并联电池片数目的计算1、旁路二极管电流容量最小应为：I＝4．73×2＝8.46A2、选用10SQ030型二极管最大返偏电压为：VRRM=30vIAV＝10AVF＝0.55VTJ＝-55－200℃3、耐压容量为30Ⅴ的旁路二极管最多可保护125×125电池片数目为：N＝30/（2×0.513）≈29.24即最多可保护29片125×125电池片；4、旁路二极管截止状态时存在反向电流，即暗电流，一般小于0.2微安；原则上每个电池片应并联一个旁路二极管，以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目，但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在，对于硅电池，每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。
光伏组件常见的故障
光伏组件常见的故障
1. 热斑：热斑是指在光伏组件中由于部分电池片受到遮挡或损坏，导致该部分电池片产生过热现象。
热斑会降低光伏组件的输出功率，并可能引起电池片的老化和损坏。
2. 隐裂：隐裂是指在电池片内部出现的细微裂纹，通常无法直接观察到。
隐裂会降低电池片的转换效率，并可能导致电池片的开路或短路。
3. 功率衰减：随着时间的推移，光伏组件的输出功率可能会逐渐下降，这称为功率衰减。
功率衰减的原因可能包括电池片的老化、灰尘和污垢的积累、以及温度和湿度等环境因素的影响。
4. 旁路二极管失效：旁路二极管用于保护光伏组件免受反向电流的损害。
如果旁路二极管失效，可能会导致光伏组件在反向电流时受到损坏。
5. 连接失效：光伏组件之间的连接可能会出现松动、腐蚀或断开等问题，导致组件之间的电流传输受阻或中断。
6. 玻璃破裂：光伏组件的玻璃表面可能会因为受到冲击、温度变化或其他原因而破裂。
玻璃破裂会影响组件的绝缘性能和机械强度。
7. 接线盒故障：接线盒是光伏组件的电气连接部分，如果接线盒出现故障，如密封不良、接线松动或腐蚀等，可能会导致电气连接失效。
为了确保光伏组件的正常运行，需要定期进行检查和维护，及时发现和处理潜在的故障。
此外，在安装和使用光伏组件时，应遵循相关的安装和操作规范，以减少故障的发生。
旁路二极管 和sic mos管
旁路二极管（也称为“反并联二极管”或“反并联二极晶体管”）和SiC MOSFET（碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）都是电子元件，用于电路中的不同目的和应用。
以下是它们的简要介绍：
旁路二极管（Schottky Diode）：
•旁路二极管是一种特殊的二极管，与常规的PN二极管不同，它的结构是由金属和半导体材料构成的。
•它具有较低的开关损耗和快速的开关特性，因此常用于高频和高速电路中。
•旁路二极管的主要特点是具有较低的正向电压降（正向压降），这有助于减少能量损耗，并提高电路的效率。
•应用领域包括开关电源、逆变器、射频（RF）电路等。
SiC MOSFET（碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管）：
•SiC MOSFET是一种功率半导体器件，利用碳化硅材料制造而成。
与传统的硅MOSFET相比，它具有更高的电压
耐受能力、更低的导通电阻和更高的工作温度范围。
•SiC MOSFET通常用于高功率、高频率和高温度应用，如电动汽车的电力转换、电力电子、电力输配电和电力系
统等。
•它们具有快速的开关速度和低导通损耗，使其成为高效能源转换器的理想选择。
总的来说，旁路二极管和SiC MOSFET都是重要的电子元件，但它们用于不同类型的电路和应用中。
选择哪种元件取决于具体的电路需求、功率要求、频率要求和工作环境条件。
太阳能板旁路二极管
太阳能板旁路二极管太阳能板旁路二极管，也称为“热释二极管”或“保护二极管”，是一种用于保护太阳能电池板的电子元件。
太阳能电池板是将太阳能转换为电能的设备，可以用于家庭和工业用途。
太阳能板旁路二极管可以保护太阳能电池板免受过电流和过电压的破坏，从而延长太阳能电池板的使用寿命。
太阳能板旁路二极管的原理是利用热功效电子发射的效应。
当电流在正常工作范围内时，太阳能电池板正常工作，太阳能板旁路二极管处于关闭状态。
当过电流或过电压发生时，太阳能电池板会产生异常，太阳能板旁路二极管会自动进入开启状态，将多余的电流或电压绕过太阳能电池板，从而保护电池板不受损坏。
太阳能板旁路二极管具有以下特点：1. 低压降：太阳能板旁路二极管具有较低的压降，可以在电池板电压较低时正常工作，从而最大程度地利用太阳能。
2. 高效率：太阳能板旁路二极管可以快速响应电流和电压的变化，实现高效保护电池板。
3. 热稳定性：太阳能板旁路二极管可以在高温环境下正常工作，不易受损。
4. 费用低廉：太阳能板旁路二极管是一种廉价的电子元件，成本低廉。
太阳能板旁路二极管的应用范围较广，可用于工业、家庭和农业等各个领域。
在一些较为恶劣的环境下，如沙漠、高原等地区，太阳能电池板容易受到损坏。
太阳能板旁路二极管可以保护太阳能电池板，增加其使用寿命。
此外，太阳能板旁路二极管也可以用于太阳能发电系统中，以稳定电流和电压。
总之，太阳能板旁路二极管是一种重要的电子元件，可以保护太阳能电池板不受过电流和过电压的破坏，延长电池板的使用寿命。
在太阳能发电系统中，太阳能板旁路二极管起到了重要的稳定作用，因此在太阳能电池板的选购及使用过程中，应当引起足够的重视。
旁路二极管
旁路二极管Bypass diode为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损,因此在太阳能电池组件输出端的两极并联旁路二极管。
一、热斑效应一串联支路中被遮蔽的太阳电池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所产生的能量。
被遮蔽的太阳电池组件此时会发热，这就是热斑效应。
这种效应能严重的破坏太阳电池。
有光照的太阳电池所产生的部分能量，都可能被遮蔽的电池所消耗。
为了防止太阳电池由于热斑效应而遭受破坏，最好在太阳电池组件的正负极间并联一个旁路二极管，以避免光照组件所产生的能量被受遮蔽的组件所消耗。
二、旁路二极管的作用：当电池片出现热斑效应不能发电时，起旁路作用，让其它电池片所产生的电流从二极管流出，使太阳能发电系统继续发电，不会因为某一片电池片出现问题而产生发电电路不通的情况。
二、旁路二极管选择原则：１、耐压容量为最大反向工作电压的两倍；２、电流容量为最大反向工作电流的两倍；３、结温温度应高于实际结温温度；４、热阻小；５、压降小；三、实际结温温度测量方法：把组件放在75度烘箱中至热稳定，在二极管中通组件的实际短路电流，热稳定后（例如1h），测量二极管的表面温度，根据以下公式计算实际结温：Tj=Tcase + R*U*I其中R为热阻系数，由二极管厂家给出，Tcase是二极管表面温度（用热电偶测出），U是二极管两端压降（实测值），I为组件短路电流。
计算出的Tj不能超过二极管规格书上的结温范围。
四、旁路二极管对电路影响示意图：当电池片正常工作时，旁路二极管反向截止，对电路不产生任何作用；若与旁路二极管并联的电池片组存在一个非正常工作的电池片时，整个线路电流将由最小电流电池片决定，而电流大小由电池片遮蔽面积决定，若反偏压高于电池片最小电压时，旁路二极管导通，此时，非正常工作电池片被短路。
五、每个旁路二极管并联电池片数目的计算１、旁路二极管电流容量最小应为：Ｉ＝４．７３×２＝８.４６Ａ２、选用１０ＳＱ０３０型二极管最大返偏电压为：VRRM=30vＩＡＶ＝１０ＡＶＦ＝０.５５ＶＴＪ＝-５５－２００℃３、耐压容量为３０Ⅴ的旁路二极管最多可保护１２５×１２５电池片数目为：Ｎ＝３０/（２×０.５１３）≈２９.２４即最多可保护２９片１２５×１２５电池片；４、旁路二极管截止状态时存在反向电流，即暗电流，一般小于０.２微安；原则上每个电池片应并联一个旁路二极管，以便更好保护并减少在非正常状态下无效电池片数目，但因为旁路二极管价格成本的影响和暗电流损耗以及工作状态下压降的存在，对于硅电池，每十五个电池片可并联一个旁路二极管为最佳。
组件旁路二极管详解
组件旁路⼆极管详解组件旁路⼆极管详解⼀般⽤在单晶硅和多晶硅光伏(PV)⾯板的旁路⼆极管中，在出现低分流和⾼分流阻抗时，保护过热点的光伏电池(参考图1)。
图1A，电池板中的低分流阻抗单元图1B，电池板中的⾼分流阻抗单元在旁路应⽤中，肖特基势垒整流器可发挥低正向电压降的优势，⽽且⽐普通P-N结整流器的功率耗散更⼩。
然⽽，这种器件也具有低反向电压击穿的缺点，很容易因ESD(静电放电)的电过应⼒(EOS)和感应的⾼电压⽽损坏。
图1显⽰的是，⼀个肖特基整流器在250V电压下施加⾼电压8/20 µs脉冲后失效的测试结果。
图1，肖特基整流器在250V电压和⼀个8/20 µs脉冲(2-Ω线阻)情况下失效。
ESD——静电放电光伏电池光伏电池是太阳能光伏电池的简称，⽤于把太阳的光能直接转化为电能。
⽬前地⾯光伏系统⼤量使⽤的是以硅为基底的硅太阳能电池，可分为单晶硅、多晶硅、⾮晶硅太阳能电池。
在能量转换效率和使⽤寿命等综合性能⽅⾯，单晶硅和多晶硅电池优于⾮晶硅电池。
多晶硅⽐单晶硅转换效率低，但价格更便宜。
按照应⽤需求，太阳能电池经过⼀定的组合，达到⼀定的额定输出功率和输出的电压的⼀组光伏电池，叫光伏组件。
根据光伏电站⼤⼩和规模，由光伏组件可组成各种⼤⼩不同的阵列。
本公司光伏组件，采⽤⾼效率单晶硅或多晶硅光伏电池、⾼透光率钢化玻璃、Tedlar、抗腐蚀铝合多边框等材料，使⽤先进的真空层压⼯艺及脉冲焊接⼯艺制造。
即使在最严酷的环境中也能保证长的使⽤寿命。
组件的安装架设⼗分⽅便。
组件的北⾯安装有⼀个防⽔接线盒，通过它可以⼗分⽅便地与外电路连接。
对每⼀块太阳电池组件，都保证20年以上的使⽤寿命。
是⽤层压膜与玻璃或透明的⼆氧化硅板压到⼀起，或是⽤环氧树脂材料粘在⼀起。
玻璃、化学材料平板和层压薄膜都很容易产⽣ESD，ESD的强度取决于表⾯直径。
ESD可能损坏肖特基整流器的芯⽚端，主要是通过过热失效的⽅式(图2A和2B)。
为什么在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管
为什么在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管怎么理解：“为防止太阳能电池在强光下由于遮挡造成其中一些因为得不到光照而成为负载产生严重发热受损,最好在太阳能电池组件输出端的两极并联一个旁路二极管。
”我是个新手，不太了解这个，希望大家帮忙，谢谢！问题补充：谢谢回答。
不过还有疑问。
能不能更详细的解释一下每个太阳能单元输出的电压？以及并联的二极管是如何解决不能发电的部分发热的问题的？答：在电池因为遮挡而得不到阳光或者部分照不到的情况下，这块电池产生的电流会变小，因为电池板内的电池的连接方式是串联，所以他们的电流是必须相同的，所以因为这个bad cell，导致了整个板输出的电流变小了，输出功率也变小了。
但是其他电池产生的功率是不减少的，输出少了，只能“内部消化”了，消化的地方就是哪个bad cell,而产生hot spot.旁路二极管就是为了在有bad cell的情况下，短路这个bad cell,而不影响其他的电池的输出。
但是每个电池都加一个二极管，这个成本不是一般的高，所以一般是18个电池一个二极管太阳能电池的暗伏安特性和一般二极管的伏安特性的异同在一定的光照下,太阳电池产生一定的电流ISC ,其中一部分是流过P - N 结的暗电流,另一部分是供给负载的电流。
故可把光照P - N 结看作是一个恒流源与理想二极管的并联组合,恒流源的电流就是最大的光生电流ISC ,流过理想二极管的电流即暗电流ID , IL 为流过负载电阻R的电流。
太阳能电池组件中的防反充电二极管的最大反向电压大约应设定在多大,可以用肖特基二极管吗?因为SBD的反向电压较低那要看太阳能电池本身的输出电压有多高了，二极管的耐压一定要比被充电的电池电压高，否则电池就会击穿它了。
注意电池电压不要按标称电压计算，而是要按最高电压计算，电池充满时的电压约为标称的1.2倍。
为了防止意外，应留出余量，一般取最大值的1.414倍。
什么是太阳能电池暗特性太阳能电池基本特性研究苗建勋，李水泉，石发旺，曹万民，武金楼（洛阳工学院，洛阳，471039）摘要随着太阳能电池使用日益广泛，对太阳能电池特性的研究也越来越引起人们的重视。
旁路二极管功率
旁路二极管功率摘要：1.旁路二极管功率的概念2.旁路二极管功率的计算方法3.旁路二极管功率的影响因素4.提高旁路二极管功率的措施正文：旁路二极管功率是指在电力电子转换器中，旁路二极管所承受的功率。
旁路二极管作为电力电子设备的重要组成部分，其功率承受能力直接影响到设备的整体性能和稳定性。
因此，对旁路二极管功率的研究具有重要的实际意义。
一、旁路二极管功率的概念旁路二极管（By-pass diode）是一种用于保护电力电子设备中的IGBT （绝缘栅双极晶体管）元件的二极管。
当IGBT 开关断开时，旁路二极管可以提供一个低阻抗路径，使电流流过，避免电压尖峰，保护IGBT 元件。
在这个过程中，旁路二极管会承受一定的功率。
二、旁路二极管功率的计算方法旁路二极管功率的计算方法通常基于电力电子设备的工作条件和旁路二极管的电气特性。
一种常用的计算方法是基于旁路二极管的平均电流和正向电压，通过以下公式计算：旁路二极管功率= 旁路二极管平均电流×旁路二极管正向电压三、旁路二极管功率的影响因素旁路二极管功率受到多种因素的影响，主要包括：1.电流波形：电流波形的不同会导致旁路二极管功率的波动。
例如，脉冲宽度调制（PWM）信号会使旁路二极管功率随着脉宽的变化而变化。
2.工作温度：旁路二极管的功率承受能力随温度的升高而降低。
因此，工作温度对旁路二极管功率具有重要影响。
3.旁路二极管的电气特性：旁路二极管的正向电压、反向恢复时间和动态阻抗等电气特性直接影响其功率承受能力。
四、提高旁路二极管功率的措施为了提高旁路二极管功率，可以采取以下措施：1.选择具有较高功率承受能力的旁路二极管：通过选用具有较高额定功率的旁路二极管，可以提高其功率承受能力。
2.优化电力电子设备的工作条件：通过调整工作温度、电流波形等参数，可以降低旁路二极管的功率损耗。
3.采用多路旁路二极管技术：通过使用多个旁路二极管并联，可以有效地分散功率，提高整体功率承受能力。
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方阵组合连接要遵循下列几条原则： ①串联时需要工作电流相同的组件，并为每个组件并接 旁路二极管；
②并联时需要工作电压相同的组件，并在每一条并联线 路中串联防反充二极管；
⑧尽量考虑组件连接线路最短，并用较粗的导线；
④严格防止个别性能变坏的电池组件混入电池方阵。
太阳电池阵列的电路构成
由太阳电池组件构成的纵列组件（根据所需输出电压将太阳电池 组件串联而成）、逆流防止元件（二极管）Ds（各纵列组件经逆 流防止元件并联构成）、旁路元件（二极管Db）及端子箱体构成
组合连接损失的大小取决于电池组件性能参数的离散 性，因此除了在电池组件的生产工艺过程中，尽量提 高电池组件性能参数的一致性外，还可以对电池组件 进行测试、筛选、组合，即把特性相近的电池组件组 合在一起。 例如，串联组合的各组件工作电流要尽量相近，每串 与每串的总工作电压也要考虑搭配得尽量相近，最大 幅度地减少组合连接损失。
如何解决“热斑效应”呢？
为了防止太阳电池由于热斑效应 而遭受破坏，最好在太阳电池组件 的正负极间并联一个旁路二极管， 以增加方阵的可靠性通常情况下， 旁路二极管处于反偏压，不影响组 件正常工作。
这是为什么呢？
当一个电池被遮挡时，其他电池促其 反偏成为大电阻，此时二极管导通， 总电池中超过被遮电池光生电流的部 分被二极管分流，从而避免被遮电池 过热损坏。以避免光照组件所产生的 能量被受遮蔽的组件所消耗。
产生“热斑效应”的原因
造成热斑效应的根源是有个别坏电池的混入、电极焊片虚 焊、电池由裂纹演变为破碎、个别电池特性变坏、电池局 部受到阴影遮挡等。； 由于局部阴影的存在，太阳电池组件中某些电池单片的电 流、电压发生了变化。其结果使太阳电池组件局部电流与 电压之积增大，从而在这些电池组件上产生了局部温升。
(1)防反充（防逆流）二极管
防反充二极管的作用之一是防止太阳能电池组件或方 阵在不发电时，蓄电池的电流反过来向组件或方阵倒 送，不仅消耗能量，而且会使组件或方阵发热甚至损 坏； 作用之二是在电池方阵中，防止方阵各支路之间的电 流倒送。这是因为串联各支路的输出电压不可能绝对 相等，各支路电压总有高低之差，或者某一支路因为 故障、阴影遮蔽等使该支路的输出电压降低，高电压 支路的电流就会流向低电压支路，甚至会使方阵总体 输出电压的降低。在各支路中串联接入防反充二极管 就避免了这一现象的发生。
1．太阳能电池组件的热斑效应
当太阳能电池组件或某一部分表面不清洁、有划伤或者 被鸟粪、树叶、建筑物阴影、云层阴影覆盖或遮挡的时 候，被覆盖或遮挡部分所获得的太阳能辐射会减小，其 电池片输出功率自然减小，相应组件的输出功率也随之 降低。由于被遮挡的面积与输出功率不是线性关系，所 以即使一个组件中只有一个电池片被覆盖，整个组件的 功率也会大幅度降低。 如果被遮挡部分只是方阵组件串的并联部分，那么问题 还比较简单，只是该部分输出的发电电流会减小，如果 被遮挡部分只是方阵组件串的串联部分，则问题较为严 重，一方面会使整个组件的输出电流减小为该被遮挡部 分的电流，另一方面被遮挡的电池片不仅不能发电，还 会被当作负载消耗其他有光照的太阳能电池组件的能量， 长期遮挡会引起局部反复过热。
什么是“热斑效应”？
定义：
在一定条件下，一串联支路中被遮蔽的太阳电 池组件，将被当作负载消耗其他有光照的太阳电池组件所 产生的能量。被遮蔽的太阳电池组件此时将会发热，这就 是热斑效应。
“热斑效应”的破坏力
有光照的太阳电池组件所产生的部分能量或所有能量， 都可能被பைடு நூலகம்蔽的电池所消耗。
•热斑效应会使焊点融化，破坏封装材料( 如无旁路二极管保护)，甚至会使整个方 阵失效。
在独立光伏发电系统中，有些光伏控制器的电路上已 经接入了防反充二极管，即控制器带有防反充功能时， 组件输出就不需要再接二极管了。 防反充二极管存在有正向导通压降，串联在电路中会 有一定的功率消耗，一般使用的硅整流二极管管压降 为0.7V左右，大功率管可达1～2V。肖特基二极管虽然 管压降较低，为0.2----0.3V，但其耐压和功率都较小， 适合小功率场合应用。
第5讲 太阳能电池方阵
太阳能电池方阵的组成
太 阳 能 电 池 方 阵 也 称 光 伏 阵 列 （ Solar Array 或 PV Array）。 太阳能电池方阵是为满足高电压、大功率的发电要求， 由若干个太阳能电池组件通过串并联连接，并通过一 定的机械方式固定组合在一起的。 除太阳能电池组件的串并联组合外，太阳能电池方阵 还需要防反充（防逆流）二极管、旁路二极管、电缆 等对电池组件进行电气连接，还需要配备专用的、带 避雷器的直流接线箱。 有时为了防止鸟粪等沾污太阳能电池方阵表面而产生 “热斑效应”，还要在方阵顶端安装驱鸟器。 另外电池组件方阵要固定在支架上，支架要有足够的 强度和刚度，整个支架要牢固的安装在支架基础上。
3．防反充（防逆流）和旁路二极管
在太阳能电池方阵中，二极管是很重要的器件，常用 的二极管基本都是硅整流二极管(部分二极管的性能参 数可参看表 2-3)，在选用时要注意规格参数留有余量， 防止击穿损坏。 一般反向峰值击穿电压和最大工作电流都要取最大运 行工作电压和工作电流的2倍以上。 二极管在太阳能光伏发电系统中主要分为两类，防反 冲二极管和旁路二极管。
2．太阳能电池组件的串、并联组合
太阳能电池方阵的连接有串联、并联和串、并联混合几种 方式。 当每个单体的电池组件性能一致时，多个电池组件的串联 连接，可在不改变输出电流的情况下，使方阵输出电压成 比例的增加：
组件并联连接时，则可在不改变输出电压的情况下，使方 阵的输出电流成比例的增加；
串、并联混合连接时，即可增加方阵的输出电压，又可增 加方阵的输出电流。 但是，组成方阵的所有电池组件性能参数不可能完全一致， 所有的连接电缆、插头插座接触电阻也不相同，于是会造 成各串联电池组件的工作电流受限于其中电流最小的组件； 而各并联电池组件的输出电压又会被其中电压最低的电池 组件钳制。因此方阵组合会产生组合连接损失，使方阵的 总效率总是低于所有单个组件的效率之和。