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【深度解析】光伏系统发电量低之逆变器故障

   日期:2017-11-22     来源:古瑞瓦特    浏览:1934    评论:0    
核心提示:光伏系统安装之后,用户最关心就是发电量,因为它直接关系到用户的投资回报。影响发电量的因素很多,组件、逆变、电缆的质量、安
光伏系统安装之后,用户最关心就是发电量,因为它直接关系到用户的投资回报。影响发电量的因素很多,组件、逆变、电缆的质量、安装朝向方位角、倾斜角度、灰尘、阴影遮挡、组件和逆变器配比系统方案、线路设计、施工、电网电压等等各种因素都有可能。本系列文章将根据实际案例一一探讨各种因素。本文主要讨论逆变器故障对系统的影响


光伏系统逆变器


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光伏系统是由组件、支架、逆变器、电缆、配电柜等设备组成。支架是结构设备,除了风灾破坏外一般不会坏;组件和逆变器是发电设备,但组件功率密度少,如一个10kW电站,使用40块组件,总面积达64平方米,但这些能量都集中到一台面积为0.25平方米的逆变器里,逆变器功率密度高,里面便是高温高压高电流。

另外逆变器需要处理的事情也特别多,除了把直流电变成交流电外,还要承担检测组件和电网状况、系统绝缘、对外通讯等任务,计算量大,容易出错。

光伏逆变器是由电路板、熔断器、功率开关管、电感、继电器、电容、显示屏、风扇、散热器,结构件等部件组成。每个部件的寿命不一样,逆变器的使用寿命可以用“木桶理论”来解释,木桶的最大容量是由最短的木板决定的,逆变器的使用寿命是由寿命最短的部件决定,逆变器最容易出故障是功率开关管、电容、显示屏、风扇等4个部件。

功率开关管

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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开关管有IGBT、MOSET等,是逆变器最脆弱的一个部件,它有三怕:一怕过压,一个耐压600V的管子,如果两端电压超过600V,不到0.1秒种就会炸掉; 二怕过流,一个额定电流为50A的管子,如果通过的电流大于50A,不到0.2秒种就会炸掉;三怕过温,IGBT节温不般有150度或者175度,一般都把它控制在120度以下,散热设计是逆变器最关键技术之一。

功率器件损坏,就意味逆变器需要整机更换。但也不必过份担心,因为逆变器在设计时,这些因素都已考虑周全,在正常情况下,使用寿命到20年没有问题。逆变器在安装时,要考虑给逆变器留有散热通道,另外电网如有过高的谐波和过于频繁的电压突变,也会造成功率器件过压损坏。

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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。影响电解电容寿命的原因有很多,过电压、谐波电流、高温、急速充放电等等,正常使用情况下,最大的影响是温度,因为温度越高电解液的挥发损耗越快。需要注意的是这里的温度不是指环境或表面温度,而是指铝箔工作温度。

厂商通常会将电容寿命和测试温度标注在电容本体,电解液的挥发限制了电解电容的寿命,日本NCC电容是世界上最好的电容之一,它在规格书上标注最长寿命是15年。

液晶显示屏
逆变器的液晶显示屏可以显示光伏电站瞬时功率、发电量、输入电压等各种指标。如能显示故障原因,将是个很好用的部件。

多数逆变器都有显示器,但也有没有的。除了上述优点外,液晶显示器有一个致命缺陷——使用寿命短。质量一般的液晶显示器工作3-4万小时,就会严重衰减不能使用。我们按照逆变器工作时间6:00-20:00计算,液晶显示器每天工作14个小时,一年为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。

现在户用逆变器一般保留显示器,电站用的中大功率组串逆变器,无液晶显示屏是趋势。

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。

强制风冷就要用到风扇,通过组串式逆变器散热能力对比实验发现,中大功率组串式逆变器,强制风冷的散热效果要优于自然冷却散热方式。采用强制风冷可使逆变器内部电容、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作,而采用自然冷却方式的逆变器温升高,元器件寿命降低。优质风扇的寿命为4万小时左右,智能散热的逆变器,一般是逆变器功率到30%以上才开始工作,平均每天工作时间约4-5小时,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,所以经验很重要。逆变器运输和安装时,要轻拿轻放,避免里面的接头松动。温度对逆变器主要部件寿命影响较大,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,逆变器不要长时间工作在满载状态;逆变器不要安装在谐波过高的电网环境,这可明显降低逆变器发生故障的机率,延长其使用寿命。 
 
标签: 光伏系统
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