針對(duì)組串型光伏逆變器，業(yè)內(nèi)在風(fēng)冷自冷散熱方案優(yōu)劣上各有見(jiàn)解。本文分別取市場(chǎng)在銷售的國(guó)內(nèi)代表品牌30KW風(fēng)冷組串光伏逆變器，和20KW自冷組串光伏逆變器（含內(nèi)擾風(fēng)扇，用于均勻機(jī)箱內(nèi)部溫度）為樣本，分析風(fēng)冷自冷方案對(duì)逆變器的壽命影響。

1、 風(fēng)冷/自冷散熱方式下內(nèi)部器件的工作環(huán)境溫度

選取兩個(gè)產(chǎn)品樣本在同等的正常工作環(huán)境下滿載穩(wěn)定運(yùn)行，測(cè)試收集設(shè)備內(nèi)部各關(guān)鍵元器件溫度值如下表1。


從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)比較看，同等工作環(huán)境滿載穩(wěn)定運(yùn)行，20KW自冷逆變器較30KW風(fēng)冷逆變器機(jī)箱內(nèi)各器件工作溫度要高10℃左右。

2、關(guān)鍵器件工作溫度與壽命的比較分析

2.1、膜電容壽命對(duì)比分析

根據(jù)對(duì)樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，假定紋波電流相同，以1.1倍額定電壓工作（曲線傾斜度一致，便于讀值選取1.1倍，不影響比較結(jié)果），根據(jù)圖1曲線可獲得兩者膜電容壽命對(duì)比如表2。




在關(guān)鍵器件膜電容上，風(fēng)冷散熱工作環(huán)境下的器件壽命，是自冷散熱工作環(huán)境下的器件壽命的三倍。

2.2、內(nèi)部風(fēng)扇壽命對(duì)比分析

以三洋風(fēng)扇為例，風(fēng)扇壽命受溫度影響的關(guān)系曲線如圖2。根據(jù)對(duì)樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)圖2曲線可獲得兩者風(fēng)扇壽命對(duì)比如表3：





在關(guān)鍵器件風(fēng)扇上，風(fēng)冷散熱工作環(huán)境下的器件壽命，是自冷散熱工作環(huán)境下的器件壽命的兩倍以上。

2.3、模塊壽命對(duì)比分析

模塊作為逆變器最為核心器件，其工作時(shí)內(nèi)部結(jié)溫直接影響使用壽命，圖3是英飛凌提供的晶元結(jié)溫與壽命對(duì)應(yīng)關(guān)系曲線。根據(jù)對(duì)樣本產(chǎn)品的內(nèi)部溫度實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，推算出模塊結(jié)溫和兩者模塊壽命對(duì)比如表4（推算過(guò)程專業(yè)性強(qiáng)，這里不在贅述）。



在關(guān)鍵器件模塊上，風(fēng)冷散熱工作環(huán)境下的器件壽命，是自冷散熱工作環(huán)境下的器件壽命的1.7倍。

3、風(fēng)扇器件壽命及可維護(hù)性

器件壽命直接決定整機(jī)壽命，故障器件可維護(hù)性直接影響整機(jī)的維護(hù)成本。在30KW風(fēng)冷逆變器和20KW自冷逆變器的器件比較和設(shè)計(jì)中，30KW風(fēng)冷逆變器在風(fēng)扇設(shè)計(jì)和選型上有顯著優(yōu)勢(shì)。

3.1、風(fēng)扇壽命高于電站壽命

風(fēng)扇是成熟的工業(yè)器件，應(yīng)用于樣本30KW風(fēng)冷逆變器的是NMB風(fēng)扇，防護(hù)等級(jí)為IP65，可在任何灰塵環(huán)境下，甚至完全浸入水中正常工作。圖4為NMB風(fēng)扇壽命曲線。



根據(jù)圖4，以逆變器運(yùn)行的最高環(huán)境溫度50度計(jì)算，正常運(yùn)行時(shí)間為60319小時(shí)。通過(guò)智能強(qiáng)制風(fēng)冷控制，只有逆變器的模塊溫度達(dá)到70度以上，風(fēng)扇才會(huì)滿轉(zhuǎn)，在正常一天內(nèi)，滿足滿轉(zhuǎn)條件的時(shí)間大概在6小時(shí)左右，一年為365天，可得風(fēng)扇使用壽命如表5。


在最惡劣的情況下，30KW風(fēng)冷逆變器風(fēng)扇可運(yùn)行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(zhǎng)。

3.2、風(fēng)扇可維護(hù)性

30KW風(fēng)冷逆變器的風(fēng)扇工作壽命要遠(yuǎn)長(zhǎng)于逆變器，通常情況下不需要對(duì)風(fēng)扇進(jìn)行維護(hù)，即便出現(xiàn)需要更換的情況，也具備良好快捷的可拆卸性，如圖5。


不同的維護(hù)人員3次對(duì)逆變器進(jìn)行風(fēng)扇更換，所用時(shí)間如下表6。



總結(jié)：通過(guò)對(duì)30KW風(fēng)冷逆變器和20KW自冷逆變器在同等工作環(huán)境下的運(yùn)行數(shù)據(jù)收集比較，風(fēng)冷散熱方式較自冷散熱方式可提升各關(guān)鍵元器件壽命2-3倍。特別是風(fēng)冷型逆變器的風(fēng)扇，壽命超過(guò)逆變器本身壽命。