馮素穎 孫武

摘要：逆變器決定著光伏電站的并網性能，對于室外運行的光伏逆變器而言，其結構設計必須滿足IP65等級標準。本文主要是介紹了兩種可以滿足IP65的外殼結構設計方法。

關鍵詞：光伏逆變器；結構設計；IP65；外殼防護等級

引言

隨著新能源產業(yè)的快速發(fā)展，光伏發(fā)電應用越來越廣泛，而光伏逆變器作為光伏發(fā)電系統(tǒng)的關鍵組成部分，大多數(shù)逆變器都運行在室外環(huán)境，要經受非?？量躺踔翋毫拥沫h(huán)境考驗。

對于室外運行的光伏逆變器而言，其結構設計必須滿足IP65等級標準，只有達到這個標準，我們的逆變器才能安全高效的工作。IP等級是電氣設備外殼針對異物侵入的防護等級，來源是國際電工委員會的IEC 60529標準，這個標準在2004年被采用為美國國家標準。我們常說的IP65等級，IP是Ingress Protection的縮寫，其中6為防塵等級，（6：完全防止粉塵進入）；5為防水等級，（5：用水沖淋對該產品無任何傷害）。

為了達到上述高標準設計要求，光伏逆變器的結構設計要求非常嚴格、慎重，這也是在現(xiàn)場應用中非常容易出問題的地方。那么我們如何設計一款合格的逆變器產品呢？

1.IP65光伏逆變器的結構設計

按GB4208—84《外殼防護等級的分類》中IP65規(guī)定的電機外殼防護應達到塵密和防水（第5級防水）的要求，進而將整個光伏逆變器的設計與變化進行實際分析，從而形成具有一定結構設計特性的變化程度的分析原理的形成。

1.1光伏逆變器防護結構設計

室外逆變器的機械結構在設計過程中應滿足于IP65等級標準，在達到這個標準前逆變器機械結構的工作效率相對低下，因此我們如何在正常的設計工作中引入逆變器結構設計，達到上述設計的要求，對于嚴格要求的光伏結構設計要求來說，需要結合相應的結構設計內容進行分析，進而將整個逆變器結構的變化及相應的設計，隨著新能源技術的發(fā)展，光伏發(fā)電中逆變器在其中發(fā)揮著重要的作用，對于室外的光伏逆變器來說，其在室外放置，需要承受較大的環(huán)境因素，

因此對于逆變器上蓋和箱體之間防護設計方法較為常見主要有2種：

一是采用硅膠防水圈，厚度控制在2mm，通過上蓋與箱體達到防水防塵的效果，這種結構設計只適合于較小的逆變器箱體，如果放置較大一點的箱體會發(fā)生相應的隱患；另外一種是采用德國進口的聚氨酯發(fā)泡膠，其結構材料采用的是數(shù)控發(fā)泡成型的方式，其可以直接與箱體的上蓋結構粘結在一起，變形量能夠承受50%以上的結構損失，與第一種不同的是，此種設計最適合于中大型的逆變器防護設計。在相應的防護設計中，為了保證整個結構能夠承受住較大強度的防水設計，防水槽可以按照相應的結構設計進行設置，避免即使水霧滲透到你逆變器內后，也會將形成的水珠順著相應位置的防水槽把水珠導流出來，避免進入箱體結構中。

此外，防水透氣閥也可以改善防水的效果，防水透氣閥可以根據(jù)均衡相關壓力的方式將整個設備中的凝露現(xiàn)象進行改善，同時也能夠阻止灰塵及其他雜質進入到整個箱體的內部。下圖為整個結構設計的硅膠防水圈，其在上蓋和箱體的下方，能夠按照結構設計的優(yōu)勢將整個結構設計的相關內容進行分析，以實現(xiàn)結構設計的有效性。

1.2旋轉動密封的結構設計

旋轉軸的動密封是達到IP65防護要求的關鍵，對此我們采用由迷宮密封、

V型橡膠軸封環(huán)及骨架橡膠密封圈3種密封方式相結合的密封結構，它們由外至內地依次排列安裝在電機轉軸上，以達到可靠動密封的目的，其結構形式及相應的結構排列順序與實際內容存在一定的差別，因此產生了較大的區(qū)別性。

1.2.1迷宮密封

這是一種非接觸式密封，它給流體留出的間隙很小，而且構成的曲折形通道會產生很大的阻力，使流體難于滲漏而起到密封作用。由于還有其他二道密封防護，故只采用了單曲折方式，其軸向間隙控制在0.4—0.5mm之間，徑向間隙為0.2-0.3mm。

1.2.2V型橡膠軸封環(huán)

這是一種接觸式密封此密封在國外電機中廣為使用，如德國SIEMENS 公司所生產的ILP3系列電機就采用了這種結構，其工作原理是將V型橡膠密封環(huán)的環(huán)形密封唇尖壓靠在端蓋外表面的摩擦密封面上，通過唇尖與摩擦面接觸，以遮斷泄漏間隙。電機運轉時，唇尖與磨擦面保持接觸，將灰塵和液體擋住，濺落在環(huán)外表面的灰塵和液體則被軸封環(huán)所產生的離心力朝外甩掉。當電機轉速提高時，軸封環(huán)的唇部在旋轉所產生的離心力F使彈性唇部向外翻，減少了唇尖對摩擦密封面的側壓力，唇尖不至于產生高溫，降低了唇尖的摩損，延長了工作壽命。

軸封環(huán)采用耐油橡膠及模壓制成，采用時應注意以下事項：

（1）摩擦密封的表面粗糙度為擴一護

（2）應具有較高精度

環(huán)形唇尖環(huán)與中心軸線的垂直度應得到保證，唇尖表面光滑平整。唇口的壓縮量需保持一致。

（3）彈性唇口壓靠在摩擦密封面上的壓縮量須合適。過松則產生間隙造成泄漏，過緊則磨損加劇，會縮短壽命。

2 結束語

一臺合格的光伏逆變器結構設計，不論從機箱結構設計方案，還是從使用的材料上都要進行謹慎嚴格的設計和選擇，否則，一味的為了控制成本而降低設計要求，只能對光伏逆變器的長期穩(wěn)定運行帶來極大的隱患。

參考文獻：

[1]任壽萱.外殼防護等級IP65交流電機的結構設計[J].電機技術，1997（3）：20-22.

[2]王文喜，王秉恒.IP65小型防爆電機的結構設計[J].防爆電機，1999（2）：22-24.