采用不同的散熱方式,將影響逆變器內(nèi)各元器件的工作環(huán)境溫度,進(jìn)而直接關(guān)聯(lián)各元器件及整機(jī)的壽命和故障率。溫度對(duì)各主要元器件及產(chǎn)品壽命有多大影響?針對(duì)風(fēng)冷自冷方案優(yōu)劣討論較多的組串型逆變器,通過(guò)產(chǎn)品實(shí)際比較,優(yōu)劣更顯而易見(jiàn)。
針對(duì)組串型光伏逆變器,業(yè)內(nèi)在風(fēng)冷自冷散熱方案優(yōu)劣上各有見(jiàn)解。本文分別取市場(chǎng)在銷售的國(guó)內(nèi)代表品牌30KW風(fēng)冷組串光伏逆變器,和20KW自冷組串光伏逆變器(含內(nèi)擾風(fēng)扇,用于均勻機(jī)箱內(nèi)部溫度)為樣本,分析風(fēng)冷自冷方案對(duì)逆變器的壽命影響。
1、 風(fēng)冷/自冷散熱方式下內(nèi)部器件的工作環(huán)境溫度
選取兩個(gè)產(chǎn)品樣本在同等的正常工作環(huán)境下滿載穩(wěn)定運(yùn)行,測(cè)試收集設(shè)備內(nèi)部各關(guān)鍵元器件溫度值如下表1。
表1:滿載工作時(shí)內(nèi)部各器件環(huán)境溫度
(穩(wěn)定運(yùn)行在480V直流電壓、400V交流電壓、50℃環(huán)境溫度下)
30KW風(fēng)冷逆變器 | 20KW自冷逆變器 | |
機(jī)器內(nèi)部空氣溫度 | 71℃ | 81.5℃ |
膜電容 | 72.3℃ | 85.4℃ |
電解電容 | 72.5℃ | 80.3℃ |
逆變模塊NTC溫度 | 86.6℃ | 95.2℃ |
風(fēng)扇入口 | 50℃ | 72.81℃ |
從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較看,同等工作環(huán)境滿載穩(wěn)定運(yùn)行,20KW自冷逆變器較30KW風(fēng)冷逆變器機(jī)箱內(nèi)各器件工作溫度要高10℃左右。
2、關(guān)鍵器件工作溫度與壽命的比較分析
2.1、膜電容壽命對(duì)比分析
根據(jù)對(duì)樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),假定紋波電流相同,以1.1倍額定電壓工作(曲線傾斜度一致,便于讀值選取1.1倍,不影響比較結(jié)果),根據(jù)圖1曲線可獲得兩者膜電容壽命對(duì)比如表2。
圖1 膜電容壽命與溫度關(guān)系曲線
2.2、內(nèi)部風(fēng)扇壽命對(duì)比分析
以三洋風(fēng)扇為例,風(fēng)扇壽命受溫度影響的關(guān)系曲線如圖2。根據(jù)對(duì)樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),根據(jù)圖2曲線可獲得兩者風(fēng)扇壽命對(duì)比如表3:
圖2 風(fēng)扇壽命與溫度關(guān)系曲線
3、風(fēng)扇器件壽命及可維護(hù)性
器件壽命直接決定整機(jī)壽命,故障器件可維護(hù)性直接影響整機(jī)的維護(hù)成本。在30KW風(fēng)冷逆變器和20KW自冷逆變器的器件比較和設(shè)計(jì)中,30KW風(fēng)冷逆變器在風(fēng)扇設(shè)計(jì)和選型上有顯著優(yōu)勢(shì)。
3.1、風(fēng)扇壽命高于電站壽命
風(fēng)扇是成熟的工業(yè)器件,應(yīng)用于樣本30KW風(fēng)冷逆變器的是NMB風(fēng)扇,防護(hù)等級(jí)為IP65,可在任何灰塵環(huán)境下,甚至完全浸入水中正常工作。圖4為NMB風(fēng)扇壽命曲線。
圖4 NMB風(fēng)扇壽命曲線
(審核編輯: 智匯張瑜)
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