采用不同的散熱方式,將影響逆變器內各元器件的工作環境溫度,進而直接關聯各元器件及整機的壽命和故障率。溫度對各主要元器件及產品壽命有多大影響?針對風冷自冷方案優劣討論較多的組串型逆變器,通過產品實際比較,優劣更顯而易見。
針對組串型光伏逆變器,業內在風冷自冷散熱方案優劣上各有見解。本文分別取市場在銷售的國內代表品牌30KW風冷組串光伏逆變器,和20KW自冷組串光伏逆變器(含內擾風扇,用于均勻機箱內部溫度)為樣本,分析風冷自冷方案對逆變器的壽命影響。
1、 風冷/自冷散熱方式下內部器件的工作環境溫度
選取兩個產品樣本在同等的正常工作環境下滿載穩定運行,測試收集設備內部各關鍵元器件溫度值如下表1。
表1:滿載工作時內部各器件環境溫度
(穩定運行在480V直流電壓、400V交流電壓、50℃環境溫度下)
30KW風冷逆變器 | 20KW自冷逆變器 | |
機器內部空氣溫度 | 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℃ |
風扇入口 | 50℃ | 72.81℃ |
從實測數據比較看,同等工作環境滿載穩定運行,20KW自冷逆變器較30KW風冷逆變器機箱內各器件工作溫度要高10℃左右。
2、關鍵器件工作溫度與壽命的比較分析
2.1、膜電容壽命對比分析
根據對樣本產品的內部溫度實測數據,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,不影響比較結果),根據圖1曲線可獲得兩者膜電容壽命對比如表2。
圖1 膜電容壽命與溫度關系曲線
2.2、內部風扇壽命對比分析
以三洋風扇為例,風扇壽命受溫度影響的關系曲線如圖2。根據對樣本產品的內部溫度實測數據,根據圖2曲線可獲得兩者風扇壽命對比如表3:
圖2 風扇壽命與溫度關系曲線
3、風扇器件壽命及可維護性
器件壽命直接決定整機壽命,故障器件可維護性直接影響整機的維護成本。在30KW風冷逆變器和20KW自冷逆變器的器件比較和設計中,30KW風冷逆變器在風扇設計和選型上有顯著優勢。
3.1、風扇壽命高于電站壽命
風扇是成熟的工業器件,應用于樣本30KW風冷逆變器的是NMB風扇,防護等級為IP65,可在任何灰塵環境下,甚至完全浸入水中正常工作。圖4為NMB風扇壽命曲線。
圖4 NMB風扇壽命曲線
(審核編輯: 智匯張瑜)
分享