太陽エネルギーシステムのダイオードが損傷しているかどうかを確認するにはどうすればよいですか?

一、太陽エネルギーシステムにおけるダイオードの中核的な役割と故障リスク
ダイオードの種類と機能
バイパス ダイオード: バッテリー ストリングの両端に並列接続され、一部のバッテリー セルが遮断または故障した場合に電流の代替経路を提供し、サーマル スポット効果 (局所的な過熱によるバッテリー セルへの永久的な損傷) を回避します。
逆充電防止ダイオード: 太陽電池アレイとコントローラーの間に直列に接続されており、夜間や雨の日に電池パックが太陽電池パネルを介して逆放電するのを防ぎ、電池寿命を保護します。
ブロッキング ダイオード: 複数の直列並列システムで使用され、電流が低電力の直列に逆流するのを防ぎ、各直列の独立した動作を確保します。{0}}
ダイオード損傷の一般的な影響
ヒートスポットの影響が強まる: バイパス ダイオードが故障した後も、ブロックされたバッテリー セルは逆電圧に耐え続け、温度が 200 度を超えて上昇する可能性があり、包装材の劣化や発火につながる可能性があります。
システムの発電量の減少: 逆充電防止ダイオードの短絡により、夜間にバッテリー パックが自己放電し、1 日あたり最大 5% ～ 10% の電力が失われる可能性があります。
機器損傷の危険性: ブロッキングダイオードの故障により、ストリング間の循環、コネクタまたはケーブルの焼損が発生する可能性があります。
2、ダイオード損傷の視覚的症状と予備判断
1. 外観異常検知
エロージョンマーク: 通常のダイオードの表面は滑らかですが、損傷後は黒い焼け跡、亀裂、またはピンの溶けが現れることがあります (図 1 を参照)。たとえば、5kW の太陽光発電システムでは、バイパス ダイオードの故障によりコネクタに炭化の痕跡が発生しました。
パッケージの変形: 高温により、エポキシ樹脂やプラスチックのパッケージが膨張します。これは、長期にわたる過負荷や短絡のシナリオでよく見られます。{0}}
色の変化: シリコン材料のダイオードは高温で黒色から灰白色に変化します。これは、同じバッチのコンポーネントを比較することで識別できます。
2 システムパフォーマンスの異常
不平衡ストリング電圧: マルチメーターを使用して、各ストリングの開放電圧を測定します。 1 つのストリングの電圧が他のストリングの電圧より大幅に低い場合 (定格値より 10% 以上低いなど)、バイパス ダイオードの導通不良が原因である可能性があります。
Nighttime current backflow: In the absence of light, use a clamp ammeter to detect the output terminal of the photovoltaic array. If there is a reverse current (>0.1A）、逆充電防止ダイオードが短絡していることを示します。
異常加熱：赤外線熱画像装置がダイオードの表面温度を検出します。通常の動作温度は 85 度未満である必要があります。局所温度が 120 度を超える場合は、機械を直ちに停止して検査する必要があります。
3、ダイオード損傷の専門的な検出方法
1 オフライン検出 (システム電源障害)
正圧降下試験:
マルチメータをダイオード モード (または 2V DC モード) に設定します。
正極をダイオードのアノードに接続し、負極をカソードに接続し、順方向電圧降下 (VF) を記録します。
Normal silicon diode VF should be 0.5-0.7V, and Schottky diode VF should be 0.2-0.4V. If VF>1V または OL (開回路) が表示される場合、ダイオードが開回路であることを示します。 VFの場合<0.1V, there may be a short circuit caused by breakdown.
逆漏れ電流試験:
μA 範囲の高精度マルチメータ (Fluke 87V など) を使用してください。-
ダイオードを逆接続し（正極をカソードに接続し、負極をアノードに接続）、逆電圧（20Vなど）を加えます。
ダイオードの通常の逆漏れ電流は 1 μ A 未満である必要があります。10 μ A を超える場合は、絶縁性能が低下していることを示します。
2 オンライン検出 (システム通電)
動的電流監視:
オシロスコープを使用して、ダイオードの両端の電圧波形をキャプチャします。
ストリングが正常で、電圧がストリングの開路電圧に近い場合、通常のバイパス ダイオードは逆方向遮断状態になります。ストリングが遮断されると、ダイオードが順方向に導通し、電圧が VF 付近まで低下します。
波形が連続的な順方向導通または逆方向漏れ電流の変動を示している場合は、ダイオード パラメータのドリフトを示しています。
赤外線熱画像の位置決め:
太陽光が十分にあるときに、赤外線サーマルイメージャを使用してダイオード領域をスキャンします。
通常のダイオード温度は周囲のコンポーネントに近いはずです。局所温度が20度を超えると、伝導損失が増加して過熱する可能性があります。
4、ダイオード損傷の根本原因分析と予防策
1 一般的な損傷の原因
過電圧サージ：落雷や系統変動により、ダイオードの逆電圧が定格値を超えます（1N4007のVRRMが1000Vの場合など、実使用には20％のマージンが必要です）。
過電流と過熱: ストリングのマッチングが不適切であると、一部のダイオードが長時間過剰な電流を流す原因になります (設計電流が 10A であるのに、実際には 15A が流れる場合など)。
製造上の欠陥: ダイオードの内部メタライゼーション層における仮想のはんだ付けまたはチップ亀裂。初期段階で検出するのが難しく、動作後に徐々に故障します。
環境腐食: 沿岸地域や高湿度地域では、ダイオード ピンの酸化により接触抵抗が増加し、局所的な温度上昇により劣化が促進されます。
2 予防とメンテナンス戦略
選択の最適化:
バイパス ダイオードの定格電流はストリングの短絡電流の 1.25 倍以上である必要があります。-、逆電圧はシステムの最大電圧の 1.5 倍以上である必要があります。
夜間の電力消費を抑えるために、逆充電防止ダイオードは低 VF タイプ (SB5100、VF=0.45V など) を選択する必要があります。
設置仕様:
寄生インダクタンスを減らすために、ダイオードとバッテリーストリングの間の接続線の長さは 30cm 未満にする必要があります。
The installation surface of the heat sink should be flat and coated with thermal conductive silicone grease (thermal conductivity>2W/m・K）の耐熱性を確保<1 ℃/W.
定期テスト:
四半期ごとに赤外線サーマルイメージャーで主要なダイオードをスキャンし、温度記録を確立します。
Conduct offline testing once a year to replace components with VF deviation>10%または規格を超える漏れ電流。
5、ケーススタディ: 10kW 太陽光発電システムのダイオード障害のトラブルシューティング
1. 故障現象
3 年間のシステム運用後、発電量は同時期に比べて 15% 減少し、夜間のバッテリーパック電圧は 51.2V から 49.8V に低下しました。

2. 調査の流れ
外観検査：ストリング2のバイパスダイオードのパッケージがわずかに膨らみ、ピンに酸化痕があることが判明しました。
オフラインテスト:
順方向電圧降下テストでは VF=1.2V (正常値 0.6V) が示され、オン抵抗の増加が示されています。
逆漏れ電流試験は5μA（正常値）<1 μ A), and the insulation performance decreases.
システムレベルの検証:
故障したダイオードを交換した後、ストリング 2 の電圧は他のストリングと同じレベル (36.5V) に戻りました。
夜間には電池パックの電圧は51.0Vで安定し、発電量は設計値の98％まで増加した。
根本原因の分析
不適切な選択: ダイオードの元の定格電流は 8A でしたが、ストリングの実際の短絡電流は 10A に達し、長期的な過負荷による劣化が加速しました。-
放熱が不十分: ヒートシンクが取り付けられていないため、ダイオードの接合温度が長時間 125 度を超えます。