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可靠性是如何炼成的 ----华为光伏逆变器环境长期可靠性影响和验证方法

来源:华为发布时间:2014-03-25 09:46:35
太阳能发电系统通常直接暴露在室外环境工作,经常遇到高温、高寒、高湿、大风沙,淋雨,盐雾等恶劣气象条件。华为可靠性实验室业界首创开发出了温度、湿度、腐蚀性粉尘三综合应力试验设备,使得逆变器产品在恶劣场景应用具有卓越的适应能力。针对户外应用,采用高温、淋雨、带电温循、外场暴露等加速方法,验证了逆变器的长期可靠性,保证设备长期稳定运行。

  1.温变影响机理

温度不同,材料结构的分子运动的速度不同,在不同材料之间就出现膨胀系数、热传递性能的匹配差异,容易导致部件的卡紧件松弛。IGBT模块和散热器之间的热不匹配、不同材料的收缩或膨胀率不同,可诱发部件的变形或破裂、表面涂层开裂、气密性变差或泄漏、绝缘保护失效等。通常温度变化慢,影响不明显。急剧的温度变化可能会暂时或永久的影响设备的正常工作。

同时温度的快速变化,容易在单板,机壳等位置形成凝露,结水或结冰等现象,这对逆变器的运行带来较大的风险。

 2.温变影响案例

影响逆变器温度的主要是地域温差、昼夜温差、季节温差、天气变化如太阳、风、雨等形成的温差。同时自然散热在热源和器件、外壳之间也形成温差,导致逆变器个部件之间形成温差。在北方地区冬季温度较低,很多地方低于-20℃,夏季温度超过40℃,昼夜温差20℃、季节温差60℃,同时逆变器外壳的温升在20~30℃,内部IGBT的温升在40~50℃。这样容易在内部腔体内形成温度差和各个部位的温度差,并且温度变化频繁,这些对产品材料的选择提出了严峻的挑战。

此外早晚开机功率输出,突变的阵雨及恶劣的天气变化,温变速率大,容易在一些部件上形成凝露,这也将影响逆变器的安全运行。


图1 某西北地区一年中温度变化曲线


图2 实际出现结冰情况


图3 模拟可能淋雨的场景


图4 模拟湿尘腐蚀试验

 

责任编辑:carol

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