光伏逆变器的散热，了解一下？不烫手的密码
核心提示：前言在关注逆变器整体性能时，光伏人关注最多的往往是转化效率、最大直流电压、交流输出功率、防护等级等一系列惯常的问题。而逆&前言
在关注整体性能时，人关注最多的往往是转化效率、最大直流电压、交流输出功率、防护等级等一系列惯常的问题。而的散热是光伏人容易忽视的问题，而散热恰恰是需要重点关注的，为什么这么说，请您朝下文看。
一、逆变器为什么要散热
1、逆变器中的元器件都有额定的工作温度，如果逆变器散热性能比较差，当逆变器持续工作时，元器件的热量一直在腔体内部汇集，其温度会越来越高。温度过高会降低元器件性能和寿命，机器容易出现故障。
2、逆变器工作时发热，产生功率损耗是无法避免的，例如5kW的一台的逆变器，其系统热损耗约为75-125W，影响发电量。需要通过优化的散热设计，可以降低散热损耗。
二、逆变器散热的几种方式
目前，逆变器的散热技术包括自然冷却、强制风冷、液冷等。主要应用形式为自然冷却和强制风冷。
1、自然散热：自然散热是指不使用任何外部辅助能量，让局部发热器件向周围环境散热，从而实现温度控制，自然散热适用于对温度控制要求不高的低功耗器件。
2、强制风冷：强制散热的冷却方法主要是借助于风扇，从而将器件散发出的热量带走的一种方法。目前，散热器的材料主要是用铝或铜。
三、怎样给逆变器选择合适的散热方式
一般情况下，电子器件允许的工作温升在40-60℃之间。在温升60℃的情况下，自然冷却最大能够承担0.05W/cm2的热流密度。而当热流密度大于0.05W/cm2时，强制风冷散热方式，在经济和性能层面上，是一种很好的选择。如果热流密度继续增大时，则需要液冷等其他散热方法。
所以：几MW的风能变流器，一般都选择液冷的散热方式；在100KW-1MW的集中型，一般都采用强制风冷；当功率小于20KW的组串式逆变器，采用自然冷却性价比最佳。当大于25KW时，强制风冷是较经济的方式。
我们用固德威50KW的逆变器和其他家50KW的逆变器进行了对比，其中固德威50KW的逆变器采用强制风冷，其他厂家采用自然散热，得出的对比如下：
从上表的测试数据可以得出采用强制风冷的散热方式要比自然散热的散热方式低10度。固德威在研发相关产品时，根据散热的需求、损耗、性价比等方面最终确定具体的散热方式（自然散热或强制风冷）。
四、逆变器散热设计
散热面积越大效果越好
比如5kW逆变器发热功率大约是125W，依照60℃时自然冷却需承担的最大热流密度0.05W/cm2，来计算散热面积为0.25m2。为了逆变器体积不变，固德威采用褶皱设计和多散热齿，增大空气和散热器的接触面积，从而更好更快的散热。
整体风道设计
风道设计的基本原则如下：
& & & 出口风道保证热气流能顺利排出。
& & & 尽量扩大穿过散热器热齿间的空气流速和流量；
& & & 减少风道风阻
电感外置设计
如上图所示，可以将电感进行外置，电感独立进行散热，降低机腔体的温度。
五、最新的散热技术
随着电子技术的不断发展，逆变器在散热方面获得了很大的发展：
分腔管理：逆变器中最易受温度影响的器件是运放，传感器、电解电容等，电感、电缆、功率开关管等比较耐高温，可以通过分腔的方法隔开发热的元器件，将发热器件功率，比如电感放在逆变器的外面，降低机箱内温度。同时可以采用整体式外壳结构，散热器与外壳直接紧密相结，让铝合金外壳通过两条路径来进行散热，从而达到降低元器件温度和逆变器内部温度的效果，保证了元器件和逆变器更长的使用寿命。
散热的仿真技术：利用仿真软件可较真实地模拟系统的热状况，在设计过程中就能预测到各元器件的工作温度值，这样就可纠正不合理的逆变器结构布局，从而缩短设计的研发周期，降低成本，提高产品的一次成功率。
新的散热材料的应用：譬如钢制散热器、铝合金散热器、铜制散热器、铜铝复合散热器、钢铝复合散热器、不锈钢散热器等。
新型热管散热技术：热管是一种具有极高导热性能的新型传热元件，它通过在全封闭真空管内的液体的蒸发与凝结来传递热量，它利用毛吸作用等流体原理，起到良好的制冷效果。具有极高的导热性、良好的等温性、冷热两侧的传热面积可任意改变、可远距离传热、温度可控制等特点。
从上文可以看出，散热不仅关系到逆变器的性能和寿命，同时还关系到用户的发电量。在评估逆变器的性能时，其是不可忽视的重要一环，固德威的逆变器在散热方面采用优良的散热设计，保证逆变器的低损耗和长使用寿命。其中17KW以下采用自然散热的方式，17KW以上包含17KW采用强制风冷的散热方式，采用NMB或者三洋的风扇，防护等级IP68，希望对您有用，以上有不全面的地方，欢迎客户在评论区留言，分享您的观点。新能源汽车动力电池散热方式，了解一下吗_百度知道
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村级电站常见问题及解决方法
村级电站在实际安装好之后可能会遇到很多问题，我们在这里也总结出一些最常见的问题，并提出解决方案，希望能通过广泛宣传来改善光伏电站的安装，使电站更稳定、安全、可靠。
售后实际的现场维护中，总结出来的最常见的问题，包括直流侧正负极反接、直流侧端子制作不良、组件端子连接不良和交流线虚接。从中我们可以看出问题的产生主要是因为安装人员缺乏对于电站基本知识的了解，这从源头上讲还是因为国内光伏发展太快，从业人员激增但我们这些厂家对从业人员未及时培训导致的，所以也希望我们逆变器厂家、组件厂家和EPC厂家加大对安装人员的系统培训，来提高从业人员的专业技能。
在此总结出现场最为常见的几点逆变器相关的不良，并说明其主要原因，供客户及安装人员参考。其中最为常见的是绝缘故障和漏电流故障。
绝缘故障和漏电流故障产生的原因是相同的，主要可能原因有电气连接或逆变器问题、单串组件绝缘性能差，组件接线问题，具体分析和解决方法如下：
线缆接触不良也是村级电站常见的问题，如果火线接触不良，机器有可能显示“无市电”、“缺相”或“频率超范围”的现象，如果是地线接触不良，可能显示“绝缘故障”。
另外一个常见的故障是电网过压，如果经常出现过压的问题，可以通过4个方面来查看问题所在，1. 线缆材质、线径是否达标；2. 逆变器交流线头接触是否良好；3. 表箱或断路器接触是否良好；4. 当地交流电网容量是否足够，电网是否存在长期过压状况。
现在几乎所有的光伏电站都连接了监控平台，从监控平台上的数据也可以分析光伏电站常见的问题。通过对光伏电站监控数据上的分析，售后人员即使不去现场也可以判断具体的问题。在村级电站中，有些安装人员可能漏接了部分组件，此时可通过各MPPT电压不同来分析出来。
因为村级电站基本上每个组串的组件个数都一样的，正常情况下每路MPPT开路电压也应该一致，如果某路MPPT开路电压和其他都不同，可以查看此路MPPT的组串是否有漏接组件的问题。除了开路电压，也可以通过工作电流来分析判断。
来源：上海兆能光伏逆变器
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核心提示：“当组串式逆变器单机功率大于25kW时，散热热流密度较大，采用强制风冷散热方式更为适宜”
组串式散热方式主要有强制风冷和自然冷却两种，针对两种散热方式的实际效果，笔者抽取了不同厂家不同散热方式的两款组串式逆变器进行实验对比，发现在同样的环境温度下，强制风冷的逆变器内部环境温度及核心器件温升比自然冷却的逆变器低约20℃左右，强制风冷的逆变器散热性能更优，实际使用寿命更有保障，逆变器可在较高的环境温度下满功率输出，保证发电量。通过对国内某电站现场实地考察发现，自然冷却的组串式逆变器由于散热性能差，夏天高温环境下出现降额运行，造成电站发电量损失。
2 实验验证：单机25kW以上的逆变器采用强制风冷更适宜
随着分布式的发展，25kW~60kW功率等级的组串式逆变器广泛应用于工商业屋顶、小型山丘等光伏电站，由于安装在户外，工作环境温度相对较高；同时逆变器厂家为了方便系统安装，逆变器尺寸越做越小，开关器件产生的热量较为集中，对组串式逆变器的散热能力提出了很高挑战。散热能力的优劣最终表现出来的是机器内部环境温度及器件温度的高低，并将直接影响着逆变器实际发电量和使用寿命。为了保证电站25年内高效可靠的发电，众多的电站投资及设计人员在组串式逆变器选型时，对逆变器散热能力的关注越来越多。
《散热方案选择主要取决于逆变器功率》一文从理论分析认为：当组串式逆变器单机功率大于25kW时，散热热流密度较大，从散热效果的角度采用强制风冷散热方式更为适宜。为了验证单机功率25kW以上的组串式逆变器强制风冷和自然冷却的实际散热效果差异，笔者挑选了国内主流的两厂家40kW组串式逆变器进行相关实验：A厂家采用强制风冷散热方式，B厂家采用自然冷却散热方式。两厂家的逆变器均在环境温度45℃和相同交直流电压条件下稳定运行，通过在内部环境、膜电容、电解电容、逆变模块等关键区域布置温度测点，测得各点温度值如表1。测试时发现B厂家40kW逆变器实际最大输出功率只有32kW（80%负载），针对此现象笔者仔细分析后得出两点原因，一是在环境温度45℃时逆变器出现了降额运行，二是逆变器自身容量配置设计不合理，输出功率达不到标称的额定功率。如果自然冷却的逆变器工作在满载，实际的温升将更高。
表1 不同厂家不同散热方式组串式逆变器对比实验
众所周知，电子器件实际使用寿命与其所处的环境温度密切相关，温度越高，器件实际使用寿命越短，根据电子器件寿命与环境温度的&10度法则&，即环境温度每升高10度，电子器件寿命将减少一半。20℃的温差，意味着不同散热方式的两款产品寿命相差4倍。因此，为了提高逆变器的散热能力，保障核心电子器件的使用寿命，单机功率等级在25kW以上的组串式逆变器采用强制风冷散热方式更适宜。
3 现场运行：自然冷却散热性能差，高温时降额运行，损失发电量
笔者查阅了A厂家和B厂家两款40kW功率等级的组串式逆变器技术规格书发现，A厂家采用强制风冷散热方式的逆变器在环境温度超过50℃时出现降额运行，而B厂家采用自然冷却散热方式的逆变器在环境温度超过25℃时即需降额运行，如图1所示。组串式逆变器直接安装在户外，工作环境温度相对较高，尤其是屋顶光伏电站，采用强制风冷的逆变器散热性能高，在环境温度高时仍可满额运行，保障逆变器发电量，反之，采用自然冷却的逆变器散热性能差，逆变器会提前降额运行，对逆变器发电量造成损失。
图1 不同厂家组串式逆变器降额曲线
笔者走访国内某光伏电站时发现，现场的组串式逆变器由于采用自然冷却散热方式，散热能力差，电站本地监控显示在日11：37至13：36时间段内逆变器出现降额运行，如图2所示。查阅监控历史记录可发现仅在日到7月25日期间就有14天出现了降额现象，降额运行造成的发电量损失超过年发电量的1%。若按照1MW年发电150万度、0.9元/度计算，1MW电站每年约损失1.35万元。以此推算出100MW光伏电站，25年发电量损失约达到3375万元。
图2 某光伏电站本地监控系统记录
4 实际应用：主流逆变器厂家使用高防护户外风扇进行散热
通过上述逆变器对比测试和现场运行状况发现，组串式逆变器采用强制风冷散热方案散热性能更佳，逆变器的实际发电量和使用寿命更有保障。那么国内外主流厂家的组串式逆变器在设计上是否也有如此考虑呢？笔者通过对国内外主流的组串逆变器厂家25kW以上产品的散热设计方式调研发现，主流组串式逆变器厂家25kW功率等级以上的产品大都采用风扇散热方式，如SMA、Sungrow、Delta等，并选用IP65高防护能力的户外风扇，以保证逆变器满足IP65防护等级前提下，提高逆变器的散热能力。
图3 高防护户外风扇在主流组串式逆变器的应用
通过组串式逆变器散热能力对比实验发现，40kW功率等级的组串式逆变器，强制风冷的散热效果大大优于自然冷却散热方式，逆变器内部电容、IGBT等关键部件温升降低了20℃左右，可确保逆变器长寿命可靠高效工作。而采用自然冷却方式的逆变器温升高，虽然短期内能运行，但是寿命和发电量将大大降低。同时通过对光伏电站现场运行调研发现，采用自然冷却方式的组串式逆变器由于散热效果差，高温环境下出现降额运行，导致电站发电量损失超过年发电量的1%，严重影响了投资方的收益。再次验证了&当组串式逆变器单机功率大于25kW时，散热热流密度较大，采用强制风冷散热方式更为适宜&设计观点的正确性。