艾默生模塊單板封膠的效果分析

高立明

（國家電投集團(tuán)滄州新能源發(fā)電有限公司， 河北 滄州 061100）

1 背景

光伏逆變器是連接太陽能光伏電池板和電網(wǎng)之間的電力電子設(shè)備，主要功能是將太陽能電池板產(chǎn)生的直流電，通過功率模塊轉(zhuǎn)換成可以并網(wǎng)的交流電，是太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的核心設(shè)備之一。光伏逆變器的可靠性、安全性直接關(guān)系太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體的平穩(wěn)運行，其轉(zhuǎn)換效率直接影響太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電效率，其使用壽命直接關(guān)系到光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用年限。由于光伏產(chǎn)業(yè)初期，市場逆變器品牌少，未有因地制宜的逆變設(shè)計方案，致使一些光伏電站的逆變器出現(xiàn)“水土不服”。海濱光伏電站所采用的艾默生模塊化逆變器，未考慮電站所處潮濕、腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境，不能適應(yīng)發(fā)電現(xiàn)場的氣候環(huán)境，故障率一直居高不下。怎么減弱濕氣對模塊運行的影響，降低模塊故障率，成為海濱光伏電站的重要研究課題。

2 濕度對電路板的影響

對于濕度導(dǎo)致電路板故障的原因可以歸納總結(jié)出3大條：一是導(dǎo)致電路板中電路參數(shù)發(fā)生改變而引發(fā)的電路板故障；二是引發(fā)電路板中的電路處于短路狀態(tài)，致使電路板故障；三是造成電路板中的信號處理或傳輸線路出現(xiàn)斷路，致使電路板故障。在潮濕環(huán)境中的逆變器模塊電路板，當(dāng)濕氣過大時，就會化成水珠跌落到電路板上，跌落到電路板上的水珠在電路板上散開后，會依附在電子元件的各個引腳或者印制線上，由于目前電路板中應(yīng)用的電子元件都是貼片元件，引腳與引腳之間的距離十分微小，當(dāng)濕氣轉(zhuǎn)化為水珠滴集成電路引腳上時，如果此時電路板處于運行狀態(tài)，就會給集成電路的引腳間增加一個無形的電阻（因為水會導(dǎo)電），甚者會引發(fā)短路，導(dǎo)致處于工作狀態(tài)中的電路板出現(xiàn)故障。如果由濕氣轉(zhuǎn)化成為的水珠滴在電路板上電子元件的引腳間時，而此時電路板剛好處于沒工作或斷電狀態(tài)，不會立即對電路板造成危害，但電子元件的引腳或印制線受到水滴的浸潤后，元件的引腳就會發(fā)生銹蝕，時間久了還會因銹蝕斷腳而引發(fā)電路板故障，印制線被水珠浸潤后，尤其是信號傳輸線比較細(xì)小，被浸潤一段時間后，就會出現(xiàn)印制線霉斷的情況，導(dǎo)致電路板在投入工作時，出現(xiàn)不能運行的情況。

3 濕度對逆變器模塊的影響分析

某電站每年1、2、3、7、8、9、10月的濕度較大，且8～10月的濕度較1～3月大，下面分析2016年每月模塊的故障率的變化情況。表1為2016年每月模塊故障的數(shù)量統(tǒng)計表，圖1為2016年每月模塊故障率的數(shù)量柱形圖。

表1 2016年每月模塊故障的數(shù)量統(tǒng)計表

圖1 2016年每月模塊故障率的數(shù)量柱形圖

由 表 1和 圖 1可 見， 在 1、2、3、8、9、10月模塊故障率較高。且1～3月模塊故障率為53次，8～10月模塊故障率為 73次，8～10月較1～3月模塊故障率頻次較高。故濕度越大，模塊故障率越高。

4 某電站逆變器的模塊封膠方案

某電站為降低潮濕對逆變器模塊的影響，與廠家共同研究商定后，決定對模塊單板進(jìn)行了封膠處理，點膠工藝如下。

（1）選材：選用中藍(lán)晨光GD-776L硅橡膠。

（2）要求：①先清掃單板表面的灰塵，再將硅橡膠涂在指定區(qū)域，每處都要求用硅膠將貼片器件全覆蓋，并做到均勻飽滿。如圖2所示。②點完后，將單板平放自然晾干，24h后可使用。③硅膠使用完后，要將管蓋旋緊，防止管內(nèi)的膠體固化。

圖2 封膠示意圖

（3）封膠區(qū)域：①單板背面點膠示意圖如圖3所示。②單板正面封膠示意圖如圖4所示。

圖3 單板背面封膠示意圖

圖4 單板正面封膠示意圖

5 逆變器模塊單板封膠后的效果分析

下面通過逆變器模塊單板封膠前后，逆變模塊的故障頻次，分析逆變器模板單板封膠后的效果。由于2017年4月開始對逆變器模塊封膠，7月23日完成封膠工作，故以2016年8至10月的模塊故障率及2017年1～3月的模塊故障率作為對比組，以2017年封膠完成之后的8～10月的模塊故障率作為實驗組，分析單板封膠后的效果。表2為 2017年每月模塊故障數(shù)量統(tǒng)計表，表3為實驗組及對比組的數(shù)據(jù)匯總表，圖5 為模塊故障數(shù)量折線圖。

表2 2017年每月模塊故障率數(shù)量統(tǒng)計表

表3 實驗組及對比組的數(shù)據(jù)匯總表

圖5 模塊故障數(shù)量折線圖

由表3及圖5，可以看出2017年模塊單板未封膠之前，2017年1～3月較2016年1～3月故障模塊數(shù)量增加54個，故障數(shù)量逐年增加。2017年模塊單板封膠完成之后，2017年8～10月（實驗組）模塊故障數(shù)量較2016年8～10月（對比組）降低41個，較2017年1～3月（對比組）降低75個。故模塊單板封膠能減緩潮濕對電路板的危害，降低逆變模塊的故障率，提高逆變器運行的穩(wěn)定性能。

6 結(jié)語

（1）濕度越大，逆變器模塊的故障率越高，且故障率逐年增長。

（2）模塊單板封膠能減緩潮濕對電路板的危害，降低逆變模塊故障率，提高逆變器運行的穩(wěn)定性能。

（3）降低逆變器室的濕度，可以有效降低模塊故障率。

（4）建議在新建光伏電站，采購逆變器等發(fā)電設(shè)備時，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)丨h(huán)境的氣候特點，因地制宜，選用符合現(xiàn)場實際要求的發(fā)電設(shè)備。