艾默生模块单板封胶的效果分析

2018-11-19高立明

中国设备工程 2018年20期

高立明

（国家电投集团沧州新能源发电有限公司，河北沧州 061100）

1 背景

光伏逆变器是连接太阳能光伏电池板和电网之间的电力电子设备，主要功能是将太阳能电池板产生的直流电，通过功率模块转换成可以并网的交流电，是太阳能光伏发电系统中的核心设备之一。光伏逆变器的可靠性、安全性直接关系太阳能发电系统整体的平稳运行，其转换效率直接影响太阳能光伏发电系统的发电效率，其使用寿命直接关系到光伏发电系统的使用年限。由于光伏产业初期，市场逆变器品牌少，未有因地制宜的逆变设计方案，致使一些光伏电站的逆变器出现“水土不服”。海滨光伏电站所采用的艾默生模块化逆变器，未考虑电站所处潮湿、腐蚀性强的环境，不能适应发电现场的气候环境，故障率一直居高不下。怎么减弱湿气对模块运行的影响，降低模块故障率，成为海滨光伏电站的重要研究课题。

2 湿度对电路板的影响

对于湿度导致电路板故障的原因可以归纳总结出3大条：一是导致电路板中电路参数发生改变而引发的电路板故障；二是引发电路板中的电路处于短路状态，致使电路板故障；三是造成电路板中的信号处理或传输线路出现断路，致使电路板故障。在潮湿环境中的逆变器模块电路板，当湿气过大时，就会化成水珠跌落到电路板上，跌落到电路板上的水珠在电路板上散开后，会依附在电子元件的各个引脚或者印制线上，由于目前电路板中应用的电子元件都是贴片元件，引脚与引脚之间的距离十分微小，当湿气转化为水珠滴集成电路引脚上时，如果此时电路板处于运行状态，就会给集成电路的引脚间增加一个无形的电阻（因为水会导电），甚者会引发短路，导致处于工作状态中的电路板出现故障。如果由湿气转化成为的水珠滴在电路板上电子元件的引脚间时，而此时电路板刚好处于没工作或断电状态，不会立即对电路板造成危害，但电子元件的引脚或印制线受到水滴的浸润后，元件的引脚就会发生锈蚀，时间久了还会因锈蚀断脚而引发电路板故障，印制线被水珠浸润后，尤其是信号传输线比较细小，被浸润一段时间后，就会出现印制线霉断的情况，导致电路板在投入工作时，出现不能运行的情况。

3 湿度对逆变器模块的影响分析

某电站每年1、2、3、7、8、9、10月的湿度较大，且8～10月的湿度较1～3月大，下面分析2016年每月模块的故障率的变化情况。表1为2016年每月模块故障的数量统计表，图1为2016年每月模块故障率的数量柱形图。

表1 2016年每月模块故障的数量统计表

图1 2016年每月模块故障率的数量柱形图

由表 1和图 1可见，在 1、2、3、8、9、10月模块故障率较高。且1～3月模块故障率为53次，8～10月模块故障率为 73次，8～10月较1～3月模块故障率频次较高。故湿度越大，模块故障率越高。

4 某电站逆变器的模块封胶方案

某电站为降低潮湿对逆变器模块的影响，与厂家共同研究商定后，决定对模块单板进行了封胶处理，点胶工艺如下。

（1）选材：选用中蓝晨光GD-776L硅橡胶。

（2）要求：①先清扫单板表面的灰尘，再将硅橡胶涂在指定区域，每处都要求用硅胶将贴片器件全覆盖，并做到均匀饱满。如图2所示。②点完后，将单板平放自然晾干，24h后可使用。③硅胶使用完后，要将管盖旋紧，防止管内的胶体固化。

图2 封胶示意图

（3）封胶区域：①单板背面点胶示意图如图3所示。②单板正面封胶示意图如图4所示。

图3 单板背面封胶示意图

图4 单板正面封胶示意图

5 逆变器模块单板封胶后的效果分析

下面通过逆变器模块单板封胶前后，逆变模块的故障频次，分析逆变器模板单板封胶后的效果。由于2017年4月开始对逆变器模块封胶，7月23日完成封胶工作，故以2016年8至10月的模块故障率及2017年1～3月的模块故障率作为对比组，以2017年封胶完成之后的8～10月的模块故障率作为实验组，分析单板封胶后的效果。表2为 2017年每月模块故障数量统计表，表3为实验组及对比组的数据汇总表，图5 为模块故障数量折线图。

表2 2017年每月模块故障率数量统计表

表3 实验组及对比组的数据汇总表

图5 模块故障数量折线图

由表3及图5，可以看出2017年模块单板未封胶之前，2017年1～3月较2016年1～3月故障模块数量增加54个，故障数量逐年增加。2017年模块单板封胶完成之后，2017年8～10月（实验组）模块故障数量较2016年8～10月（对比组）降低41个，较2017年1～3月（对比组）降低75个。故模块单板封胶能减缓潮湿对电路板的危害，降低逆变模块的故障率，提高逆变器运行的稳定性能。