冯素颖 孙武

摘要：逆变器决定着光伏电站的并网性能，对于室外运行的光伏逆变器而言，其结构设计必须滿足IP65等级标准。本文主要是介绍了两种可以满足IP65的外壳结构设计方法。

关键词：光伏逆变器；结构设计；IP65；外壳防护等级

引言

随着新能源产业的快速发展，光伏发电应用越来越广泛，而光伏逆变器作为光伏发电系统的关键组成部分，大多数逆变器都运行在室外环境，要经受非常苛刻甚至恶劣的环境考验。

对于室外运行的光伏逆变器而言，其结构设计必须满足IP65等级标准，只有达到这个标准，我们的逆变器才能安全高效的工作。IP等级是电气设备外壳针对异物侵入的防护等级，来源是国际电工委员会的IEC 60529标准，这个标准在2004年被采用为美国国家标准。我们常说的IP65等级，IP是Ingress Protection的缩写，其中6为防尘等级，（6：完全防止粉尘进入）；5为防水等级，（5：用水冲淋对该产品无任何伤害）。

为了达到上述高标准设计要求，光伏逆变器的结构设计要求非常严格、慎重，这也是在现场应用中非常容易出问题的地方。那么我们如何设计一款合格的逆变器产品呢？

1.IP65光伏逆变器的结构设计

按GB4208—84《外壳防护等级的分类》中IP65规定的电机外壳防护应达到尘密和防水（第5级防水）的要求，进而将整个光伏逆变器的设计与变化进行实际分析，从而形成具有一定结构设计特性的变化程度的分析原理的形成。

1.1光伏逆变器防护结构设计

室外逆变器的机械结构在设计过程中应满足于IP65等级标准，在达到这个标准前逆变器机械结构的工作效率相对低下，因此我们如何在正常的设计工作中引入逆变器结构设计，达到上述设计的要求，对于严格要求的光伏结构设计要求来说，需要结合相应的结构设计内容进行分析，进而将整个逆变器结构的变化及相应的设计，随着新能源技术的发展，光伏发电中逆变器在其中发挥着重要的作用，对于室外的光伏逆变器来说，其在室外放置，需要承受较大的环境因素，

因此对于逆变器上盖和箱体之间防护设计方法较为常见主要有2种：

一是采用硅胶防水圈，厚度控制在2mm，通过上盖与箱体达到防水防尘的效果，这种结构设计只适合于较小的逆变器箱体，如果放置较大一点的箱体会发生相应的隐患；另外一种是采用德国进口的聚氨酯发泡胶，其结构材料采用的是数控发泡成型的方式，其可以直接与箱体的上盖结构粘结在一起，变形量能够承受50%以上的结构损失，与第一种不同的是，此种设计最适合于中大型的逆变器防护设计。在相应的防护设计中，为了保证整个结构能够承受住较大强度的防水设计，防水槽可以按照相应的结构设计进行设置，避免即使水雾渗透到你逆变器内后，也会将形成的水珠顺着相应位置的防水槽把水珠导流出来，避免进入箱体结构中。

此外，防水透气阀也可以改善防水的效果，防水透气阀可以根据均衡相关压力的方式将整个设备中的凝露现象进行改善，同时也能够阻止灰尘及其他杂质进入到整个箱体的内部。下图为整个结构设计的硅胶防水圈，其在上盖和箱体的下方，能够按照结构设计的优势将整个结构设计的相关内容进行分析，以实现结构设计的有效性。

1.2旋转动密封的结构设计

旋转轴的动密封是达到IP65防护要求的关键，对此我们采用由迷宫密封、

V型橡胶轴封环及骨架橡胶密封圈3种密封方式相结合的密封结构，它们由外至内地依次排列安装在电机转轴上，以达到可靠动密封的目的，其结构形式及相应的结构排列顺序与实际内容存在一定的差别，因此产生了较大的区别性。

1.2.1迷宫密封

这是一种非接触式密封，它给流体留出的间隙很小，而且构成的曲折形通道会产生很大的阻力，使流体难于渗漏而起到密封作用。由于还有其他二道密封防护，故只采用了单曲折方式，其轴向间隙控制在0.4—0.5mm之间，径向间隙为0.2-0.3mm。

1.2.2V型橡胶轴封环

这是一种接触式密封此密封在国外电机中广为使用，如德国SIEMENS 公司所生产的ILP3系列电机就采用了这种结构，其工作原理是将V型橡胶密封环的环形密封唇尖压靠在端盖外表面的摩擦密封面上，通过唇尖与摩擦面接触，以遮断泄漏间隙。电机运转时，唇尖与磨擦面保持接触，将灰尘和液体挡住，溅落在环外表面的灰尘和液体则被轴封环所产生的离心力朝外甩掉。当电机转速提高时，轴封环的唇部在旋转所产生的离心力F使弹性唇部向外翻，减少了唇尖对摩擦密封面的侧压力，唇尖不至于产生高温，降低了唇尖的摩损，延长了工作寿命。

轴封环采用耐油橡胶及模压制成，采用时应注意以下事项：

（1）摩擦密封的表面粗糙度为扩一护

（2）应具有较高精度

环形唇尖环与中心轴线的垂直度应得到保证，唇尖表面光滑平整。唇口的压缩量需保持一致。

（3）弹性唇口压靠在摩擦密封面上的压缩量须合适。过松则产生间隙造成泄漏，过紧则磨损加剧，会缩短寿命。

2 结束语

一台合格的光伏逆变器结构设计，不论从机箱结构设计方案，还是从使用的材料上都要进行谨慎严格的设计和选择，否则，一味的为了控制成本而降低设计要求，只能对光伏逆变器的长期稳定运行带来极大的隐患。

参考文献：

[1]任寿萱.外壳防护等级IP65交流电机的结构设计[J].电机技术，1997（3）：20-22.

[2]王文喜，王秉恒.IP65小型防爆电机的结构设计[J].防爆电机，1999（2）：22-24.