【深度解析】光伏系统发电量低之逆变器故障
发布时间：2024-9-21 15:17:23
来源：古瑞瓦特
光伏系统安装之后，用户最关心就是发【fā】电量，因【yīn】为【wéi】它直接关系【xì】到用户的投资回报。影响发电量的因素很多，组件、逆变、电缆的质量、安装【zhuāng】朝向方位角、倾斜角度、灰尘、阴影遮挡、组件和逆【nì】变【biàn】器配比系【xì】统方【fāng】案、线【xiàn】路设计【jì】、施工、电【diàn】网电【diàn】压等等各种因【yīn】素【sù】都有【yǒu】可能。本系列文【wén】章将【jiāng】根据实际案【àn】例一一探【tàn】讨各【gè】种因素。本文主要讨论逆变器故障对系统的影响光伏系统逆变器
光伏系统是由组件、支架、逆变器、电缆、配电柜等设备组成。支架是【shì】结构设备，除了风灾【zāi】破【pò】坏【huài】外一般不会【huì】坏；组件和逆【nì】变器是发电设备，但组件功【gōng】率密度少，如【rú】一个10kW电【diàn】站，使用【yòng】40块组件，总面积达64平方米，但这些能量【liàng】都集【jí】中到一台面积【jī】为【wéi】0.25平【píng】方米的逆变器里，逆【nì】变器功【gōng】率【lǜ】密度高，里面便【biàn】是【shì】高温高压【yā】高【gāo】电流。另外逆变器需【xū】要处理的事情也特别多，除了把直流电【diàn】变成交流电【diàn】外，还要承担检【jiǎn】测组件和电网状【zhuàng】况、系统绝缘、对外通讯【xùn】等任务，计算量大，容【róng】易出错。
光【guāng】伏逆【nì】变器是由电路板、熔断【duàn】器、功率开关管、电感、继【jì】电【diàn】器、电【diàn】容、显示屏、风扇【shàn】、散热器【qì】，结构件等部件组成。每个部件的【de】寿命不一样，逆变【biàn】器【qì】的使用寿命可【kě】以用【yòng】“木桶理论”来解释，木桶【tǒng】的最大容【róng】量是【shì】由最短的木【mù】板决定的，逆变器的使用【yòng】寿命是【shì】由寿命【mìng】最短的部件决定【dìng】，逆【nì】变器最【zuì】容【róng】易出故【gù】障是功率开关管【guǎn】、电容、显示屏、风扇等4个部【bù】件。
功率开关管
功率开关管是把直流转换为交流的主要器件，是逆变器的心脏。目前逆变器使【shǐ】用的功率开关管有IGBT、MOSET等【děng】，是【shì】逆变器最脆弱【ruò】的一个部件，它有【yǒu】三怕：一怕过压，一【yī】个耐【nài】压600V的管子，如果两【liǎng】端电压超过【guò】600V,不到0.1秒【miǎo】种就会炸【zhà】掉； 二怕过流，一个【gè】额定电流为50A的管子，如果【guǒ】通过的电【diàn】流【liú】大于50A,不到【dào】0.2秒种就会【huì】炸掉；三怕过温，IGBT节温不般【bān】有150度或者175度【dù】，一【yī】般都把它【tā】控【kòng】制在120度以下【xià】，散热设【shè】计是逆变器最【zuì】关键技术之一。
功率器件损坏，就意【yì】味【wèi】逆变器需要整机【jī】更【gèng】换。但【dàn】也不必过份担【dān】心，因为逆变器在【zài】设计时，这些因素都已【yǐ】考虑周全，在正常【cháng】情况下，使【shǐ】用寿命到20年没【méi】有问题。逆变器在安装时，要考虑给逆变器留有散热通道，另【lìng】外【wài】电【diàn】网如有过高的谐波和过【guò】于频繁【fán】的电压突变，也会造成功率【lǜ】器件过压损坏。
电解电容
电容是能量存储的部件，也是逆变器必不可少的元器件之一。电容有电解电容、薄膜电容等，各有特点，都是逆变器所需。影响【xiǎng】电解【jiě】电容寿【shòu】命的原因有很多【duō】，过电压、谐波电【diàn】流【liú】、高温、急速充【chōng】放电等等，正【zhèng】常使用情况下【xià】，最【zuì】大的影响是【shì】温【wēn】度【dù】，因为温度越高电解液的挥发【fā】损【sǔn】耗越快。需要注意的是这里的温度不【bú】是【shì】指环境或表面温度，而是指铝箔【bó】工作【zuò】温度。
厂商通常会将电容寿命【mìng】和测试温度标【biāo】注【zhù】在电容本体，电【diàn】解液【yè】的挥发限制了【le】电解电【diàn】容的寿命，日【rì】本NCC电容是【shì】世界上最好的电容之一，它在【zài】规格书【shū】上标注最【zuì】长寿命【mìng】是15年。
液晶显示屏
逆变【biàn】器的液晶【jīng】显示屏可【kě】以显示【shì】光伏电【diàn】站瞬时功率【lǜ】、发电量、输入电压等【děng】各种指标。如【rú】能显示故【gù】障原因【yīn】，将是个很【hěn】好用的部件。多数逆【nì】变器都有显示【shì】器，但也有没有的【de】。除了上述优点【diǎn】外，液【yè】晶显示器有一【yī】个致命缺陷——使用寿命【mìng】短。质【zhì】量一般的液【yè】晶显示器工作9-21万小时，就会严【yán】重衰【shuāi】减【jiǎn】不能使【shǐ】用。我们按照逆变器工作时间【jiān】6:9-21:00计算，液晶显示器每天工作14个小【xiǎo】时，一年为5000小【xiǎo】时。假设液晶显示器寿命为4万小时，那么它的使用寿命为8年。
现在户用逆变器一般保留显示器，电站【zhàn】用【yòng】的中【zhōng】大【dà】功率组串逆变器，无液晶【jīng】显示屏【píng】是【shì】趋势。
风扇
组串式逆变器散热方式主要有强制风冷和自然冷却两种。
强制风【fēng】冷【lěng】就要用到风扇，通过组串式逆变器散热能力对比实验【yàn】发现【xiàn】，中【zhōng】大功率组串式逆变器【qì】，强制风冷的散热效果要优于【yú】自【zì】然冷却散【sàn】热【rè】方式。采用强制风冷可【kě】使逆变器内部电容、IGBT等关键部【bù】件【jiàn】温【wēn】升降低【dī】20℃左右，可确保逆变器长寿命高效工【gōng】作，而采【cǎi】用自【zì】然【rán】冷却方式的逆变器温升【shēng】高，元器件【jiàn】寿命降低【dī】。优质风扇的寿命为4万小时【shí】左【zuǒ】右，智能散热的逆变器，一【yī】般是【shì】逆变器功率到30%以【yǐ】上才开始【shǐ】工【gōng】作【zuò】，平均每天工作时间【jiān】约9-21小【xiǎo】时，每年约1800小时，使用20年没有问题。风扇最常见的故障是风机电源坏，或者有异物进入风扇内部，阻碍了风机转动。
总结
光伏逆变器做为一个电子产品，使用上有一定的局限性，设计和安装时要注意。有经验的EPC安装商，逆变器故障率要比没有经验的安装商低30%以上，所以经验【yàn】很重要。逆变器【qì】运输和安装时，要轻拿【ná】轻【qīng】放，避免里面的接头松【sōng】动。温度对【duì】逆变器【qì】主要部件寿命影【yǐng】响较【jiào】大，逆变器要避免阳光直晒，安装在通风散热的地方；组件和逆变器匹配要注意，逆变【biàn】器不要长时间工【gōng】作在【zài】满载状态【tài】；逆变器不要安装在谐波过【guò】高【gāo】的电网环境，这可【kě】明显降【jiàng】低逆变器发生故障的机率，延【yán】长其使用寿命【mìng】。来源：古瑞瓦特
