Fotovoltaični pretvorniki so elektronski izdelki, omejeni z notranjimi elektronskimi komponentami, morajo imeti določeno življenjsko dobo. Življenjska doba pretvornika je odvisna od kakovosti izdelka, okolja namestitve in uporabe ter nadaljnjega delovanja in vzdrževanja. Kako torej s pravilno namestitvijo, uporabo ter kasnejšim delovanjem in vzdrževanjem izboljšati življenjsko dobo pretvornika?
Glavni dejavniki, ki vplivajo na življenjsko dobo razsmernika, so: 1. notranja temperatura pretvornika 2. vhodni napetostni in tokovni parametri pretvornika; 3. Zunanje okolje, v katerem deluje pretvornik.
Notranja temperatura pretvornika
Temperatura v notranjosti pretvornika je najpomembnejši dejavnik, ki vpliva na življenjsko dobo pretvornika. Previsoka temperatura bo zmanjšala zmogljivost in življenjsko dobo komponent. Notranji kondenzator pretvornika je ključni dejavnik, ki vpliva na življenjsko dobo pretvornika. Obstaja eno najpreprostejših osnovnih načel: pravilo desetih stopinj, torej za vsakih 10 stopinj znižanja temperature okolja, se življenjska doba kondenzatorja podvoji; vsakih 10 stopinj povečanja temperature okolice se življenjska doba kondenzatorja skrajša za polovico.
Sam pretvornik je vir toplote. Napajalni moduli, induktorji, stikala, kabli in druga vezja v notranjosti bodo proizvajali toploto, vso toploto pa je treba pravočasno razpršiti, sicer bo notranja temperatura naraščala vedno višje. Zato je zasnova odvajanja toplote pretvornika ključni člen pri razvoju in oblikovanju izdelkov. Trenutno industrija pretvornikov v bistvu uporablja dve metodi naravnega hlajenja in zračnega hlajenja. Modeli z nizko porabo so v glavnem z naravnim hlajenjem, modeli srednje in visoke moči pa so v bistvu vsi zračno hlajeni. Da bi zagotovili stabilnost notranje temperature pretvornika, je treba poleg načrtovanja izdelka posebno pozornost nameniti naslednjim elementom pri namestitvi in uporabi:
(1) Razsmernik mora biti nameščen v prezračevanem prostoru in vzdrževati dobro prezračevanje z zunanjim svetom. Če mora biti nameščen v zaprtem prostoru, mora biti opremljen z zračnimi kanali in izpušnimi ventilatorji ali klimatskimi napravami. Namestitev pretvornika v zaprto škatlo je strogo prepovedana.
(2) Položaju vgradnje razsmernika se je treba izogibati, kolikor je mogoče, neposredno pred sončno svetlobo. Če je razsmernik nameščen na prostem, ga je najbolje namestiti pod napuščem na sončni hrbtni strani ali pod solarnimi moduli, saj ga bodo napušči oziroma komponente nad razsmernikom blokirali. Če ga je mogoče namestiti le na odprtem mestu, je priporočljivo namestiti senčnik nad inverterjem.
(3) Ne glede na to, ali gre za posamezno namestitev ali več inštalacij pretvornika, mora biti nameščen v skladu z velikostjo namestitvenega prostora, ki jo poda proizvajalec razsmernika, da se zagotovi, da ima razsmernik dovolj prostora za prezračevanje in odvajanje toplote ter delovni prostor za poznejše delovanje in vzdrževanje.
(4) Lokacija razsmernika mora biti čim dlje od visokotemperaturnih območij, kot so kotli, pihala za vroč zrak na olje, ogrevalne cevi in izhodi zraka klimatske naprave.
Parametri vhodne napetosti in toka pretvornika
Nepravilno ujemanje parametrov vhodne napetosti in toka pretvornika' bo vplivalo tudi na življenjsko dobo pretvornika. Višja kot je napetost ali tok notranjih komponent pretvornika, krajša je življenjska doba komponent. Vzemimo za primer pretvornik serije MAX 100-125KTL3-X. Razpon vhodne delovne napetosti te serije pretvornikov je 200-1000V. Če je napetost prenizka, bo tok previsok in blizu kritičnega stanja. Če je vhodna napetost previsoka, se tok zmanjša, vendar bo napetost blizu kritičnega stanja. V tem primeru ne bo vplivalo samo na učinkovitost proizvodnje energije pretvornika, ampak tudi obratno. Zato na splošno priporočamo, da se delovna napetost niza konfigurira na nazivno napetost približno 600 V. Glede na značilnosti električnih parametrov v stanju NOCT komponente je vhodna delovna napetost niza konfigurirana na približno 650 V, kar lahko upošteva visoko učinkovitost pretvornika. In življenjska doba.
Če je vhodna delovna napetost niza konfigurirana na približno 800 V, se ne bo zmanjšala samo učinkovitost proizvodnje električne energije, ampak bodo napajalne naprave in kondenzatorji tokovnega vodila izpostavljeni visoki napetosti, življenjska doba izolacijskega sloja pa se bo zmanjšala, kar bo vpliva na življenjsko dobo pretvornika. Če je vhodna delovna napetost niza konfigurirana na 500 V, se bo tok v primerjavi z nazivno napetostjo povečal za 20 %. Toplota pretvornika prihaja predvsem iz toka. Če to storite, se bo toplota povečala za 20 % in temperatura pretvornika se bo dvignila. Povzroči zmanjšanje življenjske dobe.
Poleg tega, čeprav so bile trenutne omejitve razmerja zmogljivosti objavljene v odobritvi projekta, bo čezmerna preobremenitev povzročila, da bo razsmernik dolgo deloval pri polni obremenitvi, kar bo seveda vplivalo na življenjsko dobo pretvornika. Iz tega razloga je treba pri načrtovanju razmerja zmogljivosti poleg ekonomskih dejavnikov v celoti upoštevati tudi življenjsko dobo pretvornika.
Zunanje okolje delovanja pretvornika
Pomemben dejavnik, ki vpliva na življenjsko dobo pretvornika, je tudi zunanje okolje, v katerem deluje razsmernik. Trenutno lahko stopnja zaščite niznih pretvornikov na trgu doseže IP65 ali celo IP66. Lahko prepreči korozijo prahu, dežja in solnega pršila ter se lahko prilagodi težkim zunanjim okoljem, vendar na mestih z resno onesnaženostjo ali prahom Na več mestih, ker umazanija pade na radiator, bo vplivala na delovanje radiatorja. V zračni kanal razsmernika lahko pride tudi prah, listje, blato in drugi drobni predmeti, kar bo vplivalo tudi na odvajanje toplote in vplivalo na življenjsko dobo. V tem primeru je še posebej pomembno, da redno čistite umazanijo na razsmerniku ali hladilnem ventilatorju, tako da ima razsmernik dobre pogoje za odvajanje toplote.
En konec pretvornika je priključen na fotovoltaično polje, drugi konec pa na električno omrežje. Kakovost električnega omrežja bo vplivala tudi na življenjsko dobo pretvornika, zlasti na nestabilno napetost podeželskega električnega omrežja, nihanje visokih in nizkih, visoke harmonike električnega omrežja in je enostavno sprožiti razsmernik. Ko napetost preseže območje, bo pretvornik prenehal delovati in nadaljeval z delovanjem, ko je napetost normalna, če pa se pogosto znova zažene, se življenjska doba pretvornika skrajša.
Povzemite
Po paketni odpremi pretvornikov potekajo eden za drugim kakovostni pregledi, njihova življenjska doba pa je skoraj enaka. Zato so načrtovanje sistema, namestitev ter kasnejše delovanje in vzdrževanje ključni dejavniki. Za izboljšanje dejanske življenjske dobe razsmernika je po eni strani potrebno ustvariti dobro delovno okolje za pretvornik, da ga zaščiti pred vetrom, soncem in dežjem; po drugi strani pa je treba izvajati redne preglede za vzdrževanje razsmernika. Hladilni zračni kanal je neoviran, da bi se izognili znižanju previsokih temperatur in drugim okvaram.