圖1：逆變器安全管家功能

在光伏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NB32004-2013中，逆變器有100多個(gè)嚴(yán)格的技術(shù)參數(shù)，每一個(gè)參數(shù)合格才能拿到證書。國家質(zhì)檢總局每一年也會(huì)抽查，對光伏并網(wǎng)逆變器產(chǎn)品的保護(hù)連接、接觸電流、固體絕緣的工頻耐受電壓、額定輸入輸出、轉(zhuǎn)換效率、諧波和波形畸變、功率因數(shù)、直流分量、交流輸出側(cè)過/欠壓保護(hù)等9個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行了檢驗(yàn)。一款全新的逆變器，從開發(fā)到量產(chǎn)，要兩年多時(shí)間才能出來，除了過欠電壓保護(hù)等功能外，逆變器還有很多鮮為人知的黑科技，如漏電流控制、熱設(shè)計(jì)、電磁兼容、諧波抑制、效率控制等等，需要投入大量的人力和物力去研發(fā)和測試。本文主要介紹逆變器的散熱設(shè)計(jì)技術(shù)1、逆變器為什么要散熱逆變器作為一款電力電子設(shè)備，和所有電子產(chǎn)品一樣都面臨溫度帶來的挑戰(zhàn)，來自美國空軍航空電子整體研究項(xiàng)目的一份調(diào)查報(bào)告顯示（圖2）：所有電子產(chǎn)品失效案例中，其中有高達(dá)55%的比例是溫度原因造成的。逆變器內(nèi)部的電子元器件對溫度同樣是非常敏感的，根據(jù)可靠性理論10度法則，從室溫起，溫度每升高10度，壽命減半，所以逆變器散熱設(shè)計(jì)非常重要。圖2：電子產(chǎn)品失效的主要原因

2、逆變器散熱的幾種方式

逆變器散熱系統(tǒng)主要包括散熱器、冷卻風(fēng)扇、導(dǎo)熱硅脂等材料。目前逆變器散熱方式主要有兩種：一是自然冷卻，二是強(qiáng)制風(fēng)冷。

（1）自然冷卻

自然冷卻是指不使用任何外部輔助能量的情況下，實(shí)現(xiàn)局部發(fā)熱器件向周圍環(huán)境散熱達(dá)到溫度控制的目的，這其中通常都包含了導(dǎo)熱、對流和輻射三種主要傳熱方式，其中對流以自然對流方式為主，自然散熱或冷卻往往適用對溫度控制要求不高、器件發(fā)熱的熱流密度不大的低功耗器件和部件，以及密封或密集組裝的器件不宜（或不需要）采用其它冷卻技術(shù)的情況下。目前市場上主流的單相逆變器和20kW以下的三相逆變器，大部分廠家均采用自然冷卻方式。

強(qiáng)制風(fēng)冷主要是借助于風(fēng)扇等強(qiáng)迫器件周邊空氣流動(dòng)，從而將器件散發(fā)出的熱量帶走的一種方法。這種方法是一種操作簡便、收效明顯的散熱方法。如果部件內(nèi)元器件之間的空間適合空氣流動(dòng)或適于安裝局部散熱器，就可盡量使用這種冷卻方法。提高這種強(qiáng)迫對流傳熱能力的方法，增大散熱面積和在散熱表面產(chǎn)生比較大的強(qiáng)迫對流傳熱系數(shù)。增大散熱器表面的散熱面積來增強(qiáng)電子元器件的散熱，在實(shí)際工程中得到了非常廣泛的應(yīng)用。工程中主要是采用肋片來擴(kuò)展散熱器表面的散熱面積以達(dá)到強(qiáng)化傳熱的目的。散熱器本身材料的選擇跟其散熱性能有著直接的關(guān)系。目前，散熱器的材料主要是用銅或鋁，其擴(kuò)展換熱面經(jīng)折疊鰭/沖壓薄鰭等工藝制成。

（3）兩種散熱方式對比

自然散熱沒有風(fēng)扇，噪聲低，但散熱速度慢，一般用于小功率的逆變器，強(qiáng)制風(fēng)冷要配置風(fēng)扇，噪聲大，但散熱速度快，一般用于大功率的逆變器，在中功率的組串式逆變器，兩種方式都有。通過組串式逆變器散熱能力對比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，50kW功率等級以上的組串式逆變器，強(qiáng)制風(fēng)冷的散熱效果要優(yōu)于自然冷卻散熱方式，逆變器內(nèi)部電容、IGBT等關(guān)鍵部件溫升降低了20℃左右，可確保逆變器長壽命高效工作；而采用自然冷卻方式的逆變器溫升高，元器件壽命降低。

強(qiáng)制風(fēng)冷也有采用高速風(fēng)扇和中速風(fēng)扇兩種。采用高速風(fēng)扇可以減少散熱器的體積和重量，但會(huì)增加噪聲，風(fēng)扇壽命也比較短；采用中等調(diào)速風(fēng)扇，散熱器稍微大一些，但是在低功率時(shí)，風(fēng)扇不轉(zhuǎn)，在中功率時(shí)風(fēng)扇低速運(yùn)行。實(shí)際是逆變器滿功率運(yùn)行時(shí)間不是很多，因此風(fēng)扇的壽命可以很長。

3、系統(tǒng)安裝時(shí)要注意散熱方面的事情

逆變器本身是一個(gè)發(fā)熱源，所有的熱量都要及時(shí)散發(fā)出來，不能放在一個(gè)封閉的空間，否則溫度會(huì)越升越高。逆變器要放在一個(gè)空氣流通的空間，要盡量避免陽光直射。多臺逆變器裝在一起時(shí)，為了避免相互影響，逆變器和逆變器之間要留有足夠的距離。