DQZHAN技術訊：【深度解析】光伏系統發電量低之逆變器故障

光伏系統安裝之后，用戶*關心就是發電量，因為它直接關系到用戶的投資回報。影響發電量的因素很多，組件、逆變、電纜的質量、安裝朝向方位角、傾斜角度、灰塵、陰影遮擋、組件和逆變器配比系統方案、線路設計、施工、電網電壓等等各種因素都有可能。本系列文章將根據實際案例一一探討各種因素。本文主要討論逆變器故障對系統的影響

光伏系統逆變器

光伏系統是由組件、支架、逆變器、電纜、配電柜等設備組成。支架是結構設備，除了風災破壞外一般不會壞；組件和逆變器是發電設備，但組件功率密度少，如一個10kW電站，使用40塊組件，總面積達64平方米，但這些能量都集中到一臺面積為0.25平方米的逆變器里，逆變器功率密度高，里面便是高溫高壓高電流。

另外逆變器需要處理的事情也特別多，除了把直流電變成交流電外，還要承擔檢測組件和電網狀況、系統絕緣、對外通訊等任務，計算量大，容易出錯。

光伏逆變器是由電路板、熔斷器、功率開關管、電感、繼電器、電容、顯示屏、風扇、散熱器，結構件等部件組成。每個部件的壽命不一樣，逆變器的使用壽命可以用“木桶理論”來解釋，木桶的*大容量是由*短的木板決定的，逆變器的使用壽命是由壽命*短的部件決定，逆變器*容易出故障是功率開關管、電容、顯示屏、風扇等4個部件。

功率開關管

功率開關管是把直流轉換為交流的主要器件，是逆變器的心臟。

目前逆變器使用的功率開關管有IGBT、MOSET等，是逆變器*脆弱的一個部件，它有三怕：一怕過壓，一個耐壓600V的管子，如果兩端電壓超過600V,不到0.1秒種就會炸掉；二怕過流，一個額定電流為50A的管子，如果通過的電流大于50A,不到0.2秒種就會炸掉；三怕過溫，IGBT節溫不般有150度或者175度，一般都把它控制在120度以下，散熱設計是逆變器*關鍵技術之一。

功率器件損壞，就意味逆變器需要整機更換。但也不必過份擔心，因為逆變器在設計時，這些因素都已考慮周全，在正常情況下，使用壽命到20年沒有問題。逆變器在安裝時，要考慮給逆變器留有散熱通道，另外電網如有過高的諧波和過于頻繁的電壓突變，也會造成功率器件過壓損壞。

電解電容

電容是能量存儲的部件，也是逆變器必不可少的元器件之一。

電容有電解電容、薄膜電容等，各有特點，都是逆變器所需。影響電解電容壽命的原因有很多，過電壓、諧波電流、高溫、急速充放電等等，正常使用情況下，*大的影響是溫度，因為溫度越高電解液的揮發損耗越快。需要注意的是這里的溫度不是指環境或表面溫度，而是指鋁箔工作溫度。

廠商通常會將電容壽命和測試溫度標注在電容本體，電解液的揮發限制了電解電容的壽命，日本NCC電容是世界上*好的電容之一，它在規格書上標注*長壽命是15年。

液晶顯示屏

逆變器的液晶顯示屏可以顯示光伏電站瞬時功率、發電量、輸入電壓等各種指標。如能顯示故障原因，將是個很好用的部件。

多數逆變器都有顯示器，但也有沒有的。除了上述優點外，液晶顯示器有一個致命缺陷——使用壽命短。質量一般的液晶顯示器工作3-4萬小時，就會嚴重衰減不能使用。我們按照逆變器工作時間6:00-20:00計算，液晶顯示器每天工作14個小時，一年為5000小時。假設液晶顯示器壽命為4萬小時，那么它的使用壽命為8年。

現在戶用逆變器一般保留顯示器，電站用的中大功率組串逆變器，無液晶顯示屏是趨勢。

風扇

組串式逆變器散熱方式主要有強制風冷和自然冷卻兩種。

強制風冷就要用到風扇，通過組串式逆變器散熱能力對比實驗發現，中大功率組串式逆變器，強制風冷的散熱效果要優于自然冷卻散熱方式。采用強制風冷可使逆變器內部電容、IGBT等關鍵部件溫升降低20℃左右，可確保逆變器長壽命高效工作，而采用自然冷卻方式的逆變器溫升高，元器件壽命降低。上等風扇的壽命為4萬小時左右，智能散熱的逆變器，一般是逆變器功率到30%以上才開始工作，平均每天工作時間約4-5小時，每年約1800小時，使用20年沒有問題。

風扇*常見的故障是風機電源壞，或者有異物進入風扇內部，阻礙了風機轉動。

總結

光伏逆變器做為一個電子產品，使用上有一定的局限性，設計和安裝時要注意。有經驗的EPC安裝商，逆變器故障率要比沒有經驗的安裝商低30%以上，所以經驗很重要。逆變器運輸和安裝時，要輕拿輕放，避免里面的接頭松動。溫度對逆變器主要部件壽命影響較大，逆變器要避免陽光直曬，安裝在通風散熱的地方；組件和逆變器匹配要注意，逆變器不要長時間工作在滿載狀態；逆變器不要安裝在諧波過高的電網環境，這可明顯降低逆變器發生故障的機率，延長其使用壽命。