溫度對光伏組件逆變器的影響非常大,,這也是被大家廣泛認(rèn)知的,。
光伏組件一般有3個溫度系數(shù):開路電壓、峰值功率,、短路電流,。當(dāng)溫度升高時,光伏組件的輸出功率必然會下降,!因此,,溫度折減是對系統(tǒng)效率影響非常大的一項因素。局部溫度過高,,會產(chǎn)生熱斑,,影響光伏組件的壽命。
然而,,溫度對逆變器的壽命有多大影響,?了解這個的人是就不是很多了。
為了驗證溫度對逆變器的壽命影響,,設(shè)計了如下實驗,。
1、實驗方法與條件
實驗條件:480V 直流電壓,、400V 交流電壓,、50℃環(huán)境溫度;
實驗樣本:分別為30kW風(fēng)冷逆變器(樣本1)、20kW自然冷卻逆變器(樣本2),。
實驗?zāi)康?/strong>:通過測試溫度對逆變器關(guān)鍵元器件壽命的影響,,來說明溫度對逆變器整體壽命的影響。
實驗設(shè)備:高溫老化房SC/BIR-25D
2,、實驗方法與條件
兩個樣本在高溫老化房實驗條件下滿載穩(wěn)定運(yùn)行,,測試收集設(shè)備內(nèi)部各關(guān)鍵元器件溫度值如下表。
表1:實驗條件下各關(guān)鍵元器件的溫度
1溫度對膜電容壽命的影響
根據(jù)對樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實測數(shù)據(jù),,假定紋波電流相同,,則工作電壓(Vw)與額定電壓(Vn)的比值(Vw/ Vn)與膜壽命的關(guān)系如圖1所示。
圖1:膜電容壽命與溫度關(guān)系曲線
從上圖我們可以看出,,在不同溫度,、不同Vw/ Vn值下,膜電容的壽命,。
表2:實驗條件下各關(guān)鍵元器件的溫度
說明:由于不滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時膜電容達(dá)不到上述溫度,,根據(jù)我國資源條件,按照年滿負(fù)荷2200h的保守值進(jìn)行考慮,,實際壽命應(yīng)該大于上表中的數(shù)值,。
可見,若膜電容的工作溫度由70℃上升到85℃時,,壽命大概下降到原來的1/3~1/5,,壽命隨Vw/ Vn值得升高而降低。當(dāng)Vw/ Vn<1.1時,,樣本1的壽命基本可達(dá)到25年,,過載會降低其壽命;而樣本2由于溫度太高,,壽命均未達(dá)到25年,。
2溫度對模塊壽命的影響
模塊作為逆變器zui為核心器件,其工作時內(nèi)部結(jié)溫直接影響使用壽命,,圖2 是英飛凌提供的晶元結(jié)溫與壽命對應(yīng)關(guān)系曲線,。
圖2:模塊壽命與結(jié)溫的關(guān)聯(lián)曲線
根據(jù)表1中樣本1和樣本2模塊的內(nèi)部溫度,推算出模塊結(jié)溫和兩者模塊壽命對比如表3(推算過程專業(yè)性強(qiáng),,這里不在贅述),。
表3:模塊溫度和壽命的影響
由上表可見,在實驗條件下,,關(guān)鍵器件模塊,,溫度較低的樣本1壽命是溫度較高的樣本2的1.7倍,但均未達(dá)到25年的預(yù)期壽命,。
3溫度對風(fēng)扇壽命的影響
風(fēng)扇是成熟的工業(yè)器件,,應(yīng)用于樣本1的風(fēng)冷逆變器的是NMB 風(fēng)扇,,防護(hù)等級為IP65,可在任何灰塵環(huán)境下,,甚至*浸入水中正常工作,。
圖3 為NMB 風(fēng)扇壽命曲線。
根據(jù)圖3,,以逆變器運(yùn)行的zui高環(huán)境溫度50 ℃計算,,正常運(yùn)行時間為60319 小時。通過智能強(qiáng)制風(fēng)冷控制,,只有逆變器的模塊溫度達(dá)到70℃以上,,風(fēng)扇才會滿轉(zhuǎn),在正常一天內(nèi),,滿足滿轉(zhuǎn)條件的時間大概在6h左右,,折合27.5 年。另外,,考慮雨天,、以及環(huán)境溫度低于50℃等因素,風(fēng)扇的運(yùn)行壽命將更長,。
3,、小結(jié)
在實驗條件下(480V 直流電壓,、400V 交流電壓,、50℃環(huán)境溫度),由于樣本1和樣本2冷卻方式不同,,造成關(guān)鍵器件壽命有較大的差異,。
對于膜電容,當(dāng)Vw/ Vn<1.1時,,樣本1的壽命基本可達(dá)到25年,,過載會降低其壽命;而樣本2由于溫度太高,,壽命均未達(dá)到25年,。
對于模塊,樣本1壽命是樣本2的1.7倍,,但均未達(dá)到25年的預(yù)期壽命,。
對于風(fēng)扇,為成熟的工業(yè)器件,,壽命可以達(dá)到25年以上,。
綜上所述,在集裝箱式逆變器,、自然冷卻式逆變器等新技術(shù)廣泛應(yīng)用時,,應(yīng)該充分考慮這些新技術(shù)對于散熱的影響,,對于逆變器壽命的影響。
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