太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)通常直接暴露在室外環(huán)境工作，經(jīng)常遇到高溫、高寒、高濕、大風(fēng)沙，淋雨，鹽霧等惡劣氣象條件。華為可靠性實(shí)驗(yàn)室業(yè)界首創(chuàng)開發(fā)出了溫度、濕度、腐蝕性粉塵三綜合應(yīng)力試驗(yàn)設(shè)備，使得逆變器產(chǎn)品在惡劣場(chǎng)景應(yīng)用具有卓越的適應(yīng)能力。針對(duì)戶外應(yīng)用，采用高溫、淋雨、帶電溫循、外場(chǎng)暴露等加速方法，驗(yàn)證了逆變器的長(zhǎng)期可靠性，保證設(shè)備長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

1.溫變影響機(jī)理

溫度不同，材料結(jié)構(gòu)的分子運(yùn)動(dòng)的速度不同，在不同材料之間就出現(xiàn)膨脹系數(shù)、熱傳遞性能的匹配差異，容易導(dǎo)致部件的卡緊件松弛。IGBT模塊和散熱器之間的熱不匹配、不同材料的收縮或膨脹率不同，可誘發(fā)部件的變形或破裂、表面涂層開裂、氣密性變差或泄漏、絕緣保護(hù)失效等。通常溫度變化慢，影響不明顯。急劇的溫度變化可能會(huì)暫時(shí)或永久的影響設(shè)備的正常工作。

同時(shí)溫度的快速變化，容易在單板，機(jī)殼等位置形成凝露，結(jié)水或結(jié)冰等現(xiàn)象，這對(duì)逆變器的運(yùn)行帶來(lái)較大的風(fēng)險(xiǎn)。

2.溫變影響案例

影響逆變器溫度的主要是地域溫差、晝夜溫差、季節(jié)溫差、天氣變化如太陽(yáng)、風(fēng)、雨等形成的溫差。同時(shí)自然散熱在熱源和器件、外殼之間也形成溫差，導(dǎo)致逆變器個(gè)部件之間形成溫差。在北方地區(qū)冬季溫度較低，很多地方低于-20℃，夏季溫度超過(guò)40℃，晝夜溫差20℃、季節(jié)溫差60℃，同時(shí)逆變器外殼的溫升在20~30℃，內(nèi)部IGBT的溫升在40~50℃。這樣容易在內(nèi)部腔體內(nèi)形成溫度差和各個(gè)部位的溫度差，并且溫度變化頻繁，這些對(duì)產(chǎn)品材料的選擇提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

此外早晚開機(jī)功率輸出，突變的陣雨及惡劣的天氣變化，溫變速率大，容易在一些部件上形成凝露，這也將影響逆變器的安全運(yùn)行。

3.應(yīng)對(duì)解決方案

產(chǎn)品設(shè)計(jì)上要考慮溫差的影響，同時(shí)考慮凝露風(fēng)險(xiǎn)，如單板集中、涂覆保護(hù)、內(nèi)部風(fēng)扇散熱等多項(xiàng)措施。在驗(yàn)證方面一般采用高溫淋雨試驗(yàn)和PTC帶電溫循試驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證整機(jī)性能，作為查找薄弱點(diǎn)的主要方法。同時(shí)通過(guò)外場(chǎng)暴露來(lái)補(bǔ)充驗(yàn)證嚴(yán)酷環(huán)境的長(zhǎng)期適應(yīng)能力。

設(shè)計(jì)中考慮溫度均衡、溫差分布連續(xù)，防止內(nèi)部形成明顯的溫差，從而平衡內(nèi)部單板溫度。提高產(chǎn)品對(duì)溫變的適應(yīng)性。通過(guò)熱仿真的方法分析散熱器、內(nèi)部功率管、PCB單板器件等的熱數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)中使熱平衡均勻分配。