摘要：采用不同的散熱方式，將影響逆變器內各元器件的工作環境溫度，進而直接關聯各元器件及整機的壽命和故障率。溫度對各主要元器件及產品壽命有多大影響？針對風冷自冷方案優劣討論較多的組串型逆變器，通過產品實際比較，優劣更顯而易見。
針對組串型光伏逆變器，業內在風冷自冷散熱方案優劣上各有見解。本文分別取市場在銷售的國內代表品牌30KW風冷組串光伏逆變器，和20KW自冷組串光伏逆變器（含內擾風扇，用于均勻機箱內部溫度）為樣本，分析風冷自冷方案對逆變器的壽命影響。
1、 風冷/自冷散熱方式下內部器件的工作環境溫度
選取兩個產品樣本在同等的正常工作環境下滿載穩定運行，測試收集設備內部各關鍵元器件溫度值如下表1。
從實測數據比較看，同等工作環境滿載穩定運行，20KW自冷逆變器較30KW風冷逆變器機箱內各器件工作溫度要高10℃左右。
2、關鍵器件工作溫度與壽命的比較分析
2.1、膜電容壽命對比分析
根據對樣本產品的內部溫度實測數據，假定紋波電流相同，以1.1倍額定電壓工作（曲線傾斜度一致，便于讀值選取1.1倍，不影響比較結果），根據圖1曲線可獲得兩者膜電容壽命對比如表2。
圖1 膜電容壽命與溫度關系曲線
在關鍵器件膜電容上，風冷散熱工作環境下的器件壽命，是自冷散熱工作環境下的器件壽命的三倍。
2.2、內部風扇壽命對比分析
以三洋風扇為例，風扇壽命受溫度影響的關系曲線如圖2。根據對樣本產品的內部溫度實測數據，根據圖2曲線可獲得兩者風扇壽命對比如表3：
圖2 風扇壽命與溫度關系曲線
在關鍵器件風扇上，風冷散熱工作環境下的器件壽命，是自冷散熱工作環境下的器件壽命的兩倍以上。
2.3、模塊壽命對比分析
模塊作為逆變器最為核心器件，其工作時內部結溫直接影響使用壽命，圖3是英飛凌提供的晶元結溫與壽命對應關系曲線。根據對樣本產品的內部溫度實測數據，推算出模塊結溫和兩者模塊壽命對比如表4（推算過程專業性強，這里不在贅述）。
在關鍵器件模塊上，風冷散熱工作環境下的器件壽命，是自冷散熱工作環境下的器件壽命的1.7倍。
3、風扇器件壽命及可維護性
器件壽命直接決定整機壽命，故障器件可維護性直接影響整機的維護成本。在30KW風冷逆變器和20KW自冷逆變器的器件比較和設計中，30KW風冷逆變器在風扇設計和選型上有顯著優勢。
3.1、風扇壽命高于電站壽命
風扇是成熟的工業器件，應用于樣本30KW風冷逆變器的是NMB風扇，防護等級為IP65，可在任何灰塵環境下，甚至完全浸入水中正常工作。圖4為NMB風扇壽命曲線。
圖4 NMB風扇壽命曲線
根據圖4，以逆變器運行的最高環境溫度50度計算，正常運行時間為60319小時。通過智能強制風冷控制，只有逆變器的模塊溫度達到70度以上，風扇才會滿轉，在正常一天內，滿足滿轉條件的時間大概在6小時左右，一年為365天，可得風扇使用壽命如表5。
在最惡劣的情況下，30KW風冷逆變器風扇可運行27.5年。另外，考慮雨天、以及環境溫度低于50℃等因素，風扇的運行壽命將更長。
3.2、風扇可維護性
30KW風冷逆變器的風扇工作壽命要遠長于逆變器，通常情況下不需要對風扇進行維護，即便出現需要更換的情況，也具備良好快捷的可拆卸性，如圖5。
圖5 30KW風冷逆變器風扇可拆卸結構圖
不同的維護人員3次對逆變器進行風扇更換，所用時間如下表6。
總結：通過對30KW風冷逆變器和20KW自冷逆變器在同等工作環境下的運行數據收集比較，風冷散熱方式較自冷散熱方式可提升各關鍵元器件壽命2-3倍。特別是風冷型逆變器的風扇，壽命超過逆變器本身壽命。
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