光电逆变器高温老化箱对光伏并网逆变器的可靠性分析

编辑 | 环仪仪器

目前分布式发电系统的可靠性并不高，并网逆变器是系统的核心部件，也是可靠性的薄弱环节。单台逆变器的故障就可能会引起整个光伏并网发电系统的崩溃，因此，对逆变器的可靠性的要求也越来越高。下面，我们来看看光伏逆变器的一些可靠性分析。

试验设备：环仪仪器 光电逆变器高温老化箱

可靠性分析意义：

可靠性分析的主要目的就是通过建立系统的可靠性模型，对系统的各组成部分进行可靠性计算与分析，以找出系统的薄弱环节，分析单元之间以及单元与系统之间可靠性的相互影响，将信息反馈给设计生产和运行维护部门，以促进产品可靠性水平的提高以及运营维护成本的下降。

光电逆变器的主要失效机理：

（1）热机械应力失效

光电逆变器在工作过程中，由于自身功率损耗的波动会引起结温的波动，由于相邻材料之间热膨胀系数存在差异，使不同材料的形变程度不同，连接处受到的应力不同，引起连接处的疲劳和蠕变。于是温度的变化导致连接层的机械变形并产生疲劳的损伤累积。

（2）过电应力失效

光电逆变器在工作过程中，若工作电压或电流超出其额定值时，器件局部会瞬间产生大量的热，当热点温度超过器件材料的熔点时，材料就会开始熔化，形成短路或开路，引起器件失效。

蒙特卡洛法逆变器可靠性评估

蒙特卡洛法以各元件的可靠性原始数据为前提，通过计算机模拟随机出现的各种系统的运行状态，从大量的模拟实现结果中统计出系统的可靠性指标。

首先建立逆变器可靠性概率模型，由于元件失效为固定值，每次独立实验对元件i生产1到Ni的均匀分布的随机整数，N为元件i的失效率的倒数，每生成一个随机数，代表元件运行了1小时；假设元件随机数为1时，该元件失效，任一元件失效时，逆变器失效；统计逆变器失效时的运行时间，即平均故障间隔时间MTBF。所得结果与框图法所得平均失效前时间36101h 进行对比。

随着模拟次数的增加，蒙特卡洛法所得结果逐渐趋近于框图法结果。

下图为蒙特卡洛法模拟逆变器1500运行所得失效时间间隔统计结果。

结果表明，随着蒙特法模拟次数的增加，模拟结果逐渐收敛于框图法计算结果，当模拟次数达到1500次时，两种方法所得结果误差仅为0.3%，证明了蒙特卡洛程序的正确性。

若假定光伏并网逆变器仅有约1/3的时间处于有效工作时间，在未考虑保护设备、控制电路、导线、连接点等的失效率也不考怎逆变器的老化、维修，以及安装、人为等因素的前提下，逆变器的平均故障间隔时间约为12年。

以上就是逆变器的可靠性分析，如有试验疑问，可以访问“东莞环仪仪器”官网，咨询相关技术人员。