環(huán)境適應(yīng)性是指裝備(產(chǎn)品)在其壽命期預(yù)計可能遇到的各種環(huán)境的作用下能實現(xiàn)其所有預(yù)定功能、性能和(或)不被破壞的能力，是一項重要的質(zhì)量特性。可見環(huán)境適應(yīng)性有兩個要素，一個是產(chǎn)品(內(nèi)因)，一個是環(huán)境(外因)，環(huán)境適應(yīng)性是連接二者的“橋梁”。相同的產(chǎn)品在不同的環(huán)境下具有不同的環(huán)境適應(yīng)性，不同的產(chǎn)品在相同的環(huán)境下也會具有不同的環(huán)境適應(yīng)性。環(huán)境適應(yīng)性是裝備質(zhì)量特性之一，產(chǎn)品一旦定型，其選用的材料、元器件、結(jié)構(gòu)組成和選用的工藝已經(jīng)固化，對于既定的環(huán)境剖面其環(huán)境適應(yīng)性就是固定的了?？梢姡h(huán)境適應(yīng)性是產(chǎn)品固有的質(zhì)量特性，是由設(shè)計和制造來決定的，是由試驗和管理來保證的。

一般而言，影響產(chǎn)品環(huán)境適應(yīng)性的因素如下：

a) 選用材料、元器件的環(huán)境適應(yīng)性。

b) 結(jié)構(gòu)設(shè)計水平，包括熱設(shè)計、抗振、防沖擊、防腐蝕、PCB布局等設(shè)計水平。

c) 制造工藝水平，包括結(jié)構(gòu)件、部件、元器件、單板防護的工藝水平。

太陽能發(fā)電系統(tǒng)通常直接暴露在室外環(huán)境工作，經(jīng)常會遇到高溫、高寒、高濕、風(fēng)沙，淋雨，鹽霧等惡劣氣象條件，光伏并網(wǎng)逆變器作為整個光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，承擔(dān)電流轉(zhuǎn)換、系統(tǒng)通訊、故障診斷與保護等重要作用。光伏并網(wǎng)逆變器必須能夠適應(yīng)不同運行環(huán)境，特別是在惡劣環(huán)境下依舊能穩(wěn)定運行。

光伏并網(wǎng)逆變器面臨的溫度挑戰(zhàn)主要來自運行環(huán)境的晝夜溫差、季節(jié)性溫差、天氣變化和自身發(fā)熱等形成的溫差。在北方很多地區(qū)冬季溫度低于-20℃，夏季溫度超過40℃，晝夜溫差大、季節(jié)溫差大，逆變器外殼的和內(nèi)部的溫升變化不一致，容易在內(nèi)部腔體內(nèi)形成溫度差，溫度變化頻繁，對產(chǎn)品設(shè)計、元器件的選擇都是個嚴峻的挑戰(zhàn)。運行在沿海、涂灘等潮濕環(huán)境下的逆變器，還面將臨腐蝕效應(yīng)帶來的風(fēng)險。

下面讓我們來揭秘MAX系列光伏并網(wǎng)逆變器的環(huán)境適應(yīng)性是如何打造的?


1結(jié)構(gòu)設(shè)計

采用單板集中、三防漆涂覆保護、風(fēng)扇散熱等多項應(yīng)對措施確保器件內(nèi)部溫度相對平衡，降低溫差和凝露風(fēng)險。在設(shè)計中通過軟件熱設(shè)計仿真，分析散熱器、內(nèi)部功率管、電容等器件的熱數(shù)據(jù)，合理布局，采用內(nèi)部風(fēng)道祛除遠端器件的高溫風(fēng)險，平衡箱體內(nèi)部的環(huán)境溫度，如圖1-1所示。


2元器件選型

光伏并網(wǎng)逆變器遭遇高溫環(huán)境可能會導(dǎo)致逆變器降額運行甚至停運，遭遇低溫環(huán)境可能會導(dǎo)致逆變器無法啟動或者元器件損壞，因此為了保證光伏并網(wǎng)逆變器能適應(yīng)各種惡劣氣候環(huán)境，選用品質(zhì)可靠，高低溫適應(yīng)性強的元器件就變得至關(guān)重要。


3氣候環(huán)境驗證測試

采用溫度循環(huán)實驗、濕熱試驗和高低溫運行實驗、鹽霧實驗等多項測試來驗證整機性能，查找薄弱點。

光伏并網(wǎng)逆變器在高溫高濕地區(qū)使用的時候，要考慮到絕緣降低的影響，機器內(nèi)部的凝露情況，通過恒定濕熱試驗來檢驗?zāi)孀兤髟诟邼癍h(huán)境下的工作適應(yīng)性，利用交變濕熱試驗來檢驗?zāi)孀兤鞯目鼓赌芰?。測試時將逆變器置于恒溫恒濕箱中，設(shè)置恒溫恒濕箱的溫度為50℃，濕度設(shè)置為95%，滿載運行持續(xù)測試48小時后逆變器基本功能、性能無異常，通訊保持正常。


光伏并網(wǎng)逆變器在一些嚴寒的氣候條件下運行時，暴露于低溫環(huán)境中，由于低溫會改變其組成材料的物理特性，因此可能會對其工作性能造成暫時或永久性的損害。所以，除了元器件選擇要耐低溫外，在測試驗證時必須要做整機的低溫運行和儲存試驗。

低溫儲存測試時將樣機放在高低溫試驗箱中，設(shè)置恒定溫度為-40℃，存儲至少24小時后要能正常上電啟動。低溫運行測試時設(shè)置高低溫試驗箱為-40℃，樣機能正常并網(wǎng)運行。


在一些沿海地區(qū)鹽霧和高濕環(huán)境中，電氣設(shè)施容易產(chǎn)生腐蝕問題，嚴重影響到電站的安全可靠以及長期的運行。因此，光伏并網(wǎng)逆變器在測試驗證過程中要進行嚴格的鹽霧環(huán)境測試，包括中性鹽霧實驗和交變鹽霧實驗等項目測試，測試完后產(chǎn)品外殼未出現(xiàn)涂層起泡或掉落，其它部件材料未出現(xiàn)電化學(xué)腐蝕，應(yīng)力腐蝕等，最后逆變器能正常上電。


為了更好的驗證現(xiàn)場運行情況，把光伏并網(wǎng)逆變器放到實際的電站中進行長期的測試和觀察是必要的。測試逆變器安裝在沿海地區(qū)某工廠的屋頂暴露外場，在夏天最高溫度可達38℃，機器外殼到60℃以上，在突變的下雨時，外殼降低約30℃，這種快速溫變綜合試驗，能更好的驗證產(chǎn)品的穩(wěn)定性。


除了環(huán)境適應(yīng)性，產(chǎn)品的質(zhì)量特性還有可靠性、保障性、測試性、安全性、維修性等，相對而言，環(huán)境適應(yīng)性是產(chǎn)品最基礎(chǔ)的質(zhì)量特性。如果研制的產(chǎn)品不能保證在壽命期內(nèi)極端環(huán)境下能夠生存或發(fā)揮功能及性能，就談不上其他的質(zhì)量特性了。環(huán)境適應(yīng)性越高，可靠性越高，產(chǎn)品故障數(shù)量越少，對綜合保障的要求越低。