Intelligente Bypass-Dioden in Solarmodulen

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EBV Elektronik GmbH & Co. KG

Würth Elektronik eiSos GmbH & Co. KG

Shanghai Yongming Electronic Co., Ltd.

Funktionselemente und grundsätzliche Arbeitsweise

Intelligente Bypass-Dioden arbeiten in zwei Betriebszuständen: Durchlass- und Sperrbetrieb. Unter normalen Bedingungen ist das Panel nicht verschattet. Das Potenzial an der Katode ist in diesem Fall höher als dasjenige an der Anode, sodass die Body-Diode des MOSFET in Sperrrichtung gepolt und die SM74611 somit nicht aktiviert ist. Alle drei Sub-Strings des Panels liefern in diesem Zustand Energie.

Fällt jedoch Schatten auf das gesamte Panel oder einen Sub-String, werden die betroffenen Zellen mit einer umgekehrt gepolten Spannung konfrontiert, wodurch die zugehörigen Bypass-Dioden in den Durchlass-Modus schalten. Das Potenzial an der Anode ist jetzt höher als das an der Katode, wodurch die Body-Diode des MOSFET leitend wird. Die an ihr abfallende Spannung aktiviert die Steuerungslogik, wodurch die Ladungspumpe beginnt, den Kondensator aufzuladen. Sobald der Kondensator vollständig aufgeladen ist, schaltet der MOSFET ein. Dies wiederum bewirkt, dass der Kondensator seine gespeicherte Energie nach und nach wieder abgibt. Sobald sich der Kondensator bis zu einem bestimmten Punkt entladen hat, beginnt der gesamte Zyklus von vorn, wenn die Ladungspumpe wieder aktiviert wird.

Solange sich die Bypass-Diode im Durchlassmodus befindet, tragen die betroffenen Zellen und Sub-Strings nicht zur Energiegewinnung bei.

Die wichtigsten Anwendungen

In Bild 4 werden die Temperaturen zweier identischer PV-Panels verglichen, von denen das eine mit einer herkömmlichen Schottkydiode bestückt ist, das andere dagegen mit einer intelligenten Bypass-Diode. In diesem Beispiel werden die PV Module komplett verschattet. Unter sommerlichen Klimabedingungen in Nordkalifornien ist im Inneren der Anschlussdose das Temperaturniveau mit der intelligenten Bypass-Diode um durchschnittlich 50 °C niedriger. In wärmeren Klimazonen fällt der Temperaturvorteil sogar noch größer aus.

Die reduzierte Verlustleistung gibt den Herstellern der Anschlussdosen die Gelegenheit zur Konstruktion von Dosen, die kleiner und kostengünstiger und einfacher gegen die Panelrückseite abzudichten sind. Hersteller mit weitgehend automatisierten Fertigungsstraßen können die Schottkydioden ersetzen und die nutzbaren Ströme anheben, ohne den Produktionsprozess abändern zu müssen, wenn die intelligente Bypass-Diode – wie im Fall der SM74611 –im gleichen Gehäuse benutzt wird.

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