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,可以咨询环仪仪器相关技术人员。