【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【xīn】就是发电量，因为【wéi】它直【zhí】接关系到用户的投资回报【bào】。影【yǐng】响发电量的因【yīn】素很多，组件、逆变、电【diàn】缆的质量、安装【zhuāng】朝向方【fāng】位【wèi】角、倾斜角【jiǎo】度、灰尘、阴影遮挡【dǎng】、组件和逆变器配比【bǐ】系统方案、线路【lù】设计、施工、电网电压等等各【gè】种因素都【dōu】有可能【néng】。本系列文【wén】章【zhāng】将根据实际案例一一【yī】探讨各种【zhǒng】因【yīn】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【bèi】，除了风灾破坏外一般不会【huì】坏；组件和逆【nì】变【biàn】器是发电设备，但组【zǔ】件功【gōng】率密度少【shǎo】，如一【yī】个10kW电站，使【shǐ】用40块组件，总面积达64平方米，但这些能量都集【jí】中【zhōng】到一台面积为0.25平方【fāng】米的逆变器里，逆变器【qì】功【gōng】率密度高，里面便【biàn】是高温高【gāo】压高电流【liú】。另外逆变器需要处理【lǐ】的事情【qíng】也特【tè】别多，除了把【bǎ】直流电变成交流电外，还要承【chéng】担【dān】检测【cè】组【zǔ】件和【hé】电网状况、系统绝缘、对外通讯等任务，计算量【liàng】大，容易出错【cuò】。
光伏【fú】逆【nì】变器是由电路板【bǎn】、熔断器、功率开【kāi】关管、电【diàn】感【gǎn】、继电器、电容、显示【shì】屏、风扇、散热【rè】器，结构件等【děng】部件组成。每【měi】个部【bù】件的寿命不一样，逆变器的使用寿【shòu】命可以用“木桶理论”来解释，木桶的【de】最大容量是由【yóu】最短的【de】木板决【jué】定的，逆【nì】变【biàn】器的【de】使用【yòng】寿命【mìng】是由寿命最短的【de】部件决定，逆【nì】变器最容易【yì】出故障是功率开关管、电【diàn】容、显示屏、风【fēng】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。目前逆变器使用的功率【lǜ】开关管有【yǒu】IGBT、MOSET等【děng】，是逆变器【qì】最脆弱的【de】一个部件，它【tā】有三怕：一怕过压，一个耐压【yā】600V的【de】管子，如果两端电【diàn】压超过【guò】600V,不到0.1秒【miǎo】种就【jiù】会炸掉； 二怕过流，一个额定电流【liú】为50A的管子【zǐ】，如果通【tōng】过的电流大于50A,不到0.2秒种就会【huì】炸掉；三怕过温，IGBT节温不【bú】般有150度或者175度，一般都把它控制在120度以下，散热设计是逆【nì】变【biàn】器【qì】最关【guān】键技【jì】术之【zhī】一。
功率器件损坏，就意味逆变器【qì】需要整【zhěng】机更换。但也不【bú】必过【guò】份担心，因为逆变器在设【shè】计时，这【zhè】些因素都已考虑【lǜ】周全，在正常情况【kuàng】下，使用寿命到【dào】20年没有【yǒu】问题。逆变器在安装时，要考虑给逆变器留有散热通道，另外电【diàn】网如【rú】有【yǒu】过高的谐波【bō】和过于频繁【fán】的电压突变，也会【huì】造成功率器件过压损坏。
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【diàn】解电容寿【shòu】命的原因有很多，过电压、谐【xié】波电流【liú】、高温、急速充放【fàng】电等等，正常使用情【qíng】况下，最大的【de】影响【xiǎng】是温度，因【yīn】为【wéi】温【wēn】度越高电解液的挥【huī】发损耗越快。需要【yào】注意的是这里【lǐ】的温度【dù】不是指环【huán】境或表面温度【dù】，而是指铝箔工作温度。
厂商通常会将【jiāng】电容【róng】寿命和测试【shì】温度标注【zhù】在电容本体，电【diàn】解液的挥发【fā】限制【zhì】了【le】电解电容的寿命，日本NCC电【diàn】容【róng】是世界上【shàng】最好的电容【róng】之一，它在规格书上标【biāo】注最长寿命是15年。
液晶显示屏
逆变器的【de】液晶显示屏可【kě】以【yǐ】显示光【guāng】伏电站瞬时功【gōng】率、发电量、输入电压等【děng】各种【zhǒng】指标。如能显示故【gù】障原因，将【jiāng】是个很好用的【de】部【bù】件。多数【shù】逆变器都【dōu】有显示器，但也有没有的【de】。除【chú】了上述优点外，液晶显示器有一个致命缺陷——使用寿命短。质量一般的【de】液晶【jīng】显【xiǎn】示器工作9-21万【wàn】小【xiǎo】时，就会严重衰减不能使用【yòng】。我们【men】按照【zhào】逆变器工作时间6:9-21:00计算【suàn】，液晶显示器【qì】每【měi】天工作【zuò】14个小时，一年【nián】为5000小时。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【zài】户用逆变器一般保留显示器，电【diàn】站用【yòng】的【de】中大功【gōng】率组串【chuàn】逆【nì】变器，无液晶显示屏是【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【zhì】风冷【lěng】就要用到【dào】风扇，通【tōng】过【guò】组串式逆【nì】变器【qì】散热能【néng】力对比实验发现，中大功率【lǜ】组串式逆变器，强制风冷的散热效果要优【yōu】于自然冷却散热方式。采【cǎi】用强【qiáng】制风冷可使逆变器【qì】内部电容、IGBT等关键部件温升降低20℃左右，可确保逆变器长寿命高效工【gōng】作，而采用自然冷却方式的逆变器【qì】温【wēn】升高，元【yuán】器件寿【shòu】命【mìng】降低。优质风扇【shàn】的寿命为4万小【xiǎo】时左右，智能散热的逆变器【qì】，一般是逆变【biàn】器【qì】功【gōng】率到【dào】30%以上【shàng】才开始工作，平【píng】均【jun1】每天工作时间约9-21小时【shí】，每【měi】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，所以经验很重要【yào】。逆变【biàn】器运输和安装时，要轻拿轻放【fàng】，避免里面【miàn】的接头松动。温度对逆【nì】变【biàn】器主【zhǔ】要部件寿命【mìng】影响【xiǎng】较大，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，逆变器不要长【zhǎng】时间工作在满载状态【tài】；逆变器不要安装在谐波【bō】过高的【de】电【diàn】网环境【jìng】，这可明显降【jiàng】低逆变器发生故障的【de】机率，延【yán】长其使【shǐ】用寿命。来源：古瑞【ruì】瓦【wǎ】特
