Blokkerende diodes voor walstroomtoepassing

Voorkomen van gevaarlijke situaties veroorzaakt door ‘reverse current’ door het gebruik van blokkerende diodes voor walstroom

De scheepvaartindustrie heeft de afgelopen jaren een enorme transformatie doorgemaakt dankzij de steeds strengere regelgeving van de Internationale Maritieme Organisatie (IMO). Decarbonisatie is een groeiend probleem en elektrische voortstuwingssystemen worden overwogen als mogelijke oplossingen om aan deze eis te voldoen. De meeste aandacht ging uit naar de elektrificatie van de scheepvaart en de overgang naar gelijkstroom en het afstappen van het traditionele wisselstroomdistributiesysteem. De elektrificatie van de scheepvaart loopt nog vele jaren achter op de overgang van elektrische voertuigen (EV), simpelweg vanwege het feit dat schepen grotere systemen hebben die meer energie en vermogen nodig hebben in vergelijking met auto’s. Hoewel Li-ion-batterijen zeer efficiënt zijn in het aandrijven van voertuigen, zijn ze niet zo effectief als het gaat om het aandrijven van de meeste commerciële schepen. Ondanks de tegenslagen zijn er aanwijzingen dat de maritieme industrie gestage vooruitgang boekt dankzij de technologische evolutie van componenten voor vermogenselektronica. Een voorbeeld is blokkerende diodes voor walstroomtoepassing.

“Power Electronics componenten spelen een sleutelrol bij de elektrificatie van de scheepvaart wanneer ze op een strategische locatie worden geplaatst om systeemselectiviteit en systeemveiligheid te bereiken.”

Recente trends in het gebruik van alternatieve energie ter vervanging van fossiele energie hebben geleid tot een grotere vraag naar elektronische componenten om deze energiebronnen aan te sluiten op het gelijkstroomnet aan boord. Elke vermogenselektronicacomponent speelt een sleutelrol bij de elektrificatie van de scheepvaart wanneer ze op een strategische locatie worden geplaatst om systeemselectiviteit en systeemveiligheid te bereiken, zoals te zien is in het onderstaande voorbeeld.

Bescherming tijdens het opladen aan de wal

In onze branche zien we vaak specificaties voor een acculaadsysteem waarin een ‘blokkeerdiode’ wordt voorgeschreven. Soms weten klanten precies wat ze willen voor hun systeem, maar meestal is de vereiste erg vaag, met beschrijvingen als ‘De lader mag de batterij niet ontladen tijdens een stroomstoring’, wat zich vaak vertaalt naar het vereisen van een blokkeerdiode. De exacte functie van de blokkeerdiode is om het systeem te beschermen tegen gevaarlijke situaties zoals vlambogen die kunnen optreden tijdens de oplaadfase. Ook wordt uitval van componenten en gevolgschade voorkomen, wat een aanzienlijke kostenbesparing oplevert. Dit wordt bereikt door een diodemodule toe te voegen die voorkomt dat de stroom in de tegenovergestelde richting stroomt.

Wat is een blokkeerdiode?

Een blokkeerdiode zorgt ervoor dat de stroom van het omvormersysteem naar de accu kan stromen, maar voorkomt/blokkeert de stroomtoevoer naar het omvormersysteem, waardoor wordt voorkomen dat de accu ontlaadt als gevolg van tegenstroom. Blokkeerdiodes worden ook gebruikt voor het beschermen en voorkomen van gevaarlijke situaties veroorzaakt door vlambogen. In ons bedrijf zien we vaak enkele problemen die zich voordoen tijdens de laadfase aan land. Zo is er op de wal een laadstation dat stroom levert aan een stroomafnemer die op zijn beurt zorgt voor een elektrische verbinding met het schip. De scheepszijde van de stroomafnemer verdeelt de stroom over 2 schakelborden. In deze schakelborden kunnen blokkeerdiodes worden gebruikt om te voorkomen dat kortsluitstroom vanuit de scheepsinstallatie teruggevoerd wordt naar de walstroom.

Hoe kan je reverse current blokkeren?

Tegenstroom kan interne circuits en voedingen zoals batterijen beschadigen. Afhankelijk van het pad van uitgang naar ingang kan tegenstroom kabels en connectoren beschadigen. Als de hitte, ontwikkeld door vermogensdissipatie over het apparaat, de thermische classificatie van het apparaat overschrijdt, kan dit resulteren in verbranding. Daarom is het belangrijk om de omgekeerde stroom of omgekeerde spanningsstroom te regelen.

“Een perfecte blokkeerdiode beschermt mens & systeem”

Een blokkeerdiode kan zeer effectief zijn bij hoogspanning, hoge stroomtoepassing en kan eenvoudig in het bestaande systeem worden geïntegreerd. Blokkeerdiodes worden geleverd met verschillende specificaties voor bescherming tegen tegenstroom, waardoor ze geschikt zijn voor een breed scala aan toepassingen. Een perfecte blokkeerdiode verbruikt stroom maar beschermt mens en systeem. Naast kosten is er in alle gevallen een montageoverweging en bovenal extra ruimte benodigd in de behuizing waar deze geplaatst wordt. Dit probleem kan worden opgelost door de juiste keuze te maken van grootte, vermogen en type koeling. De vermogenselektronica- en halfgeleiderspecialisten van Astrolkwx staan klaar om jou te adviseren!

Voorbeeldsituatie: bestaand luchtgekoeld systeem

Een van onze klanten had een blokkeerdiode nodig om de stroom uit tegengestelde richting te blokkeren. één voor positieve en één voor negatieve pool. Ze hadden een extreem beperkte ruimte in de bestaande standaard 600 mm brede kast en daarom was geforceerde luchtkoeling voor deze toepassing met 1000V en 2000A de enige oplossing. De ventilator zorgde voor geforceerde luchtkoeling met aanzuiging aan de onderzijde en duwde deze aan de bovenzijde naar buiten. Aangezien koeling met vloeistof (water) minder ruimte nodig heeft dan koeling met lucht, heeft deze de voorkeur voor toepassingen met beperkte ruimte. Voor nieuw gebouwde schepen is er veel vrijheid voor systeemontwerp en daarom ligt vloeistofkoeling voor de hand. In dit geval was er echter geen koelwatertoevoer beschikbaar en deed een zeer lage on-state loss-diode van onze gewaardeerde leverancier Littelfuse (voormalig Westcode) het werk.

Geïnteresseerd in de mogelijke voordelen in uw maritieme projecten?

Wilt u meer weten over de mogelijkheden om tegenstroom te voorkomen door het toepassen van blokkeerdiodes? U kunt direct contact met mij opnemen, of u kunt hieronder uw gegevens achterlaten.