光伏组件的旁路二极管热击穿研究

图1 热击穿现象
图2 热击穿示意图
该热击穿现象，在当前光伏电站中越来越普遍，使得光伏组件中的旁路二极管的热斑保护功能丧失，导致光伏电站由于热斑现象得不到有效保护，造成发电量损失，甚至光伏组件烧毁，带来巨大的财产损失和安全危险。

因此，在实际应用中需要选用不会产生热击穿的旁路二极管，那么就需要设计一个测试，来验证旁路二极管是否会产生热击穿现象，据此，通过分析热击穿原理，设计了一个测试，来判断旁路二极管的与否会发生热击穿。

1　热击穿原理分析
在一定的正向电流条件下，二极管的结温越高，其功率消耗就会越低（曲线IF），而在一定的反向偏置电压
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图3 发生热击穿热量温度曲线
图4 不发生热击穿热量温度曲线
2　热击穿测试设计
基于以上原理，模拟实际应用过程，在旁路二极管的实际使用环境即光伏组件工作到一定的环境温度条件下，
图5 正向电流回路
图6 反向电压回路
3　热击穿实验数据
以二极管型号15SQ040为例, 短路电流为9.23A, 单一串组开路电压为12.57V, 在第一阶段，开关1闭合，开关断开，达到二极管温度稳定后，在不同稳定温度下的二极管电压值，见表1：
表1 二极管电压温度表
左边二极管中间二极管右边二极管
T case (°C)V f (V)T case (°C)V f (V)T
0.20599 53.9 0.20756 53.5 0.20630
0.19423 63.1 0.19522 62.6 0.19381
0.16808 72.3 0.16936 71.8 0.16633
0.15192 81.6 0.15183 80.8 0.14935
0.13563 89.5 0.13628 88.6 0.13226
0.11966 99.7 0.12195 98.8 0.12038
0.10508 109.0 0.10614 107.8 0.10542
0.08930 117.9 0.09111 116.7 0.08773
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图7 左边二极管电压及温度曲线图8 中间二极管电压及温度曲线图9 右边二极管电压及温度曲线。