ما الذي قد يسبب فشل الميكروإنفرتر؟

لقد أحدثت المحولات الدقيقة ثورة في أنظمة الطاقة الشمسية من خلال تحويل طاقة التيار المستمر على مستوى اللوحة، تعظيم الكفاءة وموثوقية النظامومع ذلك، كما هو الحال مع أي جهاز إلكتروني، يمكن أن تتعرض المحولات الدقيقة لأعطال تؤثر سلبًا على أداء النظام الشمسي.

يُعد فهم الأسباب الجذرية لفشل المحولات الدقيقة أمرًا بالغ الأهمية للمُركِّبين ومالكي الأنظمة وخبراء الطاقة الشمسية الذين يسعون إلى الحفاظ على إنتاج مثالي للطاقة. يستكشف هذا الدليل الشامل آليات الفشل الرئيسية، ويقدم رؤى عملية لمساعدتك في حماية استثمارك في الطاقة الشمسية.

1. ظروف درجات الحرارة القصوى

تصنيف درجات الحرارة القصوى من بين أكثر أسباب تعطل المحولات الدقيقة شيوعًا. ولأن المحولات الدقيقة تُركّب عادةً أسفل الألواح الشمسية أو على أسطح المنازل، فإنها تتعرض مباشرةً لتقلبات درجات الحرارة البيئية.

القضايا المتعلقة بالحرارة: قد تدفع درجات الحرارة المحيطة المفرطة المحولات الدقيقة إلى تجاوز حدودها الحرارية التشغيلية. صُممت معظم المحولات الدقيقة للعمل ضمن نطاق درجات حرارة يتراوح بين -10 و50 درجة مئوية (-14 و122 درجة فهرنهايت). عندما تتجاوز درجات الحرارة الخارجية هذه الحدود، أو عندما تمنع التهوية غير الكافية تبديد الحرارة بشكل صحيح، تبدأ المكونات الداخلية بالتدهور. المكثفات، على وجه الخصوص، معرضة للإجهاد الحراري، حيث تتعرض لشيخوخة متسارعة تؤدي إلى تلف مبكر. كما تُفعّل الحرارة آليات الحماية الحرارية، مما يؤدي إلى انخفاض إنتاج الطاقة للمحول أو توقفه تمامًا.

تحديات الطقس البارد. على العكس من ذلك، قد تؤثر الظروف شديدة البرودة على خصائص أداء المكونات الإلكترونية. فالتقلبات المفاجئة في درجات الحرارة تُسبب إجهادًا حراريًا على وصلات اللحام ولوحات الدوائر، مما قد يُسبب كسورًا دقيقة تؤدي إلى أعطال متقطعة أو توقف الجهاز تمامًا.

2. الرطوبة ودخول الماء

على الرغم من تصنيفها بـ حماية إيبسنومكس أو معايير حماية الدخول المماثلة، تظل المحولات الدقيقة عرضة للأعطال المرتبطة بالرطوبة طوال عمرها التشغيلي.

يمكن أن يحدث تسرب المياه من خلال تلف الأختام، أو نقاط دخول الكابلات، أو تلف الهيكل. بمجرد دخول الرطوبة إلى الوحدة، تُنشئ مسارات للتسرب الكهربائي، وتآكل مسارات لوحة الدوائر، وقصر الدوائر الكهربائية. تواجه المنشآت الساحلية مخاطر متزايدة بسبب الهواء المشبع بالأملاح، مما يُسرّع عمليات التآكل. مؤشرات خطأ الأرض (GFI) يحدث تعطل متكرر عندما تتطور تيارات التسرب المرتبطة بالرطوبة في المحولات الدقيقة، مما يشير إلى مشاكل محتملة في دخول المياه قبل حدوث الفشل الكامل.

3. زيادة التيار الكهربائي وعدم استقرار الشبكة

تشكل طفرات الطاقة تهديدًا كبيرًا لطول عمر المحول الدقيق ويمكن أن تتسبب في فشل وحدات متعددة في وقت واحد.

أحداث سيرج يمكن أن تؤدي الصواعق، أو عمليات تبديل شبكة المرافق، أو استعادة الطاقة بعد الانقطاعات، إلى طفرات في الجهد تُرهق دوائر الحماية للمحول الصغير. حتى لو لم تُدمر هذه الطفرة الجهاز فورًا، فإنها قد تُلحق الضرر بمكونات داخلية مثل ترانزستورات MOSFET والمكثفات ودوائر التحكم، مما يؤدي إلى تآكل مبكر.

اختلافات معلمات الشبكة يجب أن تتزامن المحولات الدقيقة مع جهد وتردد الشبكة ضمن حدود تسامح محددة. يؤدي عدم استقرار الشبكة المستمر، أو تقلبات الجهد خارج النطاقات المقبولة، أو انحرافات التردد إلى انقطاع متكرر للمحول. تُسرّع دورات الإجهاد هذه من شيخوخة المكونات، وقد تؤدي في النهاية إلى تعطل دائرة مراقبة الشبكة.

4. ممارسات التثبيت السيئة

تؤثر جودة التركيب بشكل مباشر على موثوقية المحول الدقيق وعمر الخدمة.

مشكلات الاتصال تُؤدي توصيلات التيار المستمر غير المُحكمة إلى نقاط تلامس عالية المقاومة، مما يُولّد حرارة زائدة أثناء التشغيل. كما تُضعف توصيلات التيار المتردد المُفككة الأداء وتُسبب مخاطر حريق. قد يُؤدي عكس قطبية مدخلات التيار المستمر إلى تلف دائرة تحويل الطاقة فورًا أو إلى أعطال كامنة.

الضغط الميكانيكى قد يؤدي التعامل غير السليم أثناء التركيب، مثل سحب المحولات الدقيقة من كابلاتها أو تعريضها للصدمات، إلى إتلاف مكوناتها الداخلية حتى لو لم يكن الضرر الخارجي واضحًا. كما أن تركيب المحولات الدقيقة في أماكن لا يتوفر فيها تدفق هواء كافٍ أو معرضة بشكل مباشر للماء يُسرّع من حالات الأعطال المرتبطة بدرجة الحرارة والرطوبة.

5. جودة المكونات وعيوب التصنيع

على الرغم من أن التصنيع الحديث يستخدم رقابة صارمة على الجودة، إلا أن العيوب على مستوى المكونات يمكن أن تتسلل وتظهر على شكل فشل مبكر.

وفاة حديثي الولادةعادةً ما تظهر عيوب التصنيع خلال الأسابيع أو الأشهر الأولى من التشغيل، وهي فترة تُعرف في هندسة الموثوقية بفترة "الوفيات المبكرة". وتندرج ضمن هذه الفئة المكثفات المعيبة، أو وصلات اللحام الرديئة، أو التلوث أثناء التجميع. وتُجري الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة اختبارات احتراق مكثفة لتحديد هذه الأعطال المبكرة قبل شحن المنتجات.

تدهور المكوناتمع مرور الوقت، حتى المكونات المصنّعة جيدًا تشيخ. تفقد المكثفات الإلكتروليتية سعتها، وتُنتج أشباه الموصلات تيارات تسرب أعلى، وتنخفض موثوقية التوصيل. يختار المصنعون ذوو الجودة مكونات مصممة لعمر تشغيلي أطول ودرجات حرارة مرتفعة لضمان موثوقية طويلة الأمد.

6. أعطال نظام الاتصالات

على الرغم من أنه ليس من الناحية الفنية فشلًا في وظيفة تحويل الطاقة، فإن مشكلات الاتصال يمكن أن تجعل المحولات الدقيقة تبدو غير وظيفية وتعوق مراقبة النظام.

مشاكل اتصال خطوط الطاقةتستخدم العديد من أنظمة المحولات الدقيقة اتصال خطوط الطاقة (PLC) لنقل بيانات الأداء إلى بوابات المراقبة. قد يؤدي الضجيج الكهربائي الناتج عن الأجهزة القريبة، أو سوء التوصيل الأرضي، أو مشاكل في تكوين الأسلاك إلى انقطاع هذا الاتصال. قد تستمر المحولات الدقيقة في إنتاج الطاقة ولكنها لا تُبلغ عن حالتها، مما يُصعّب التشخيص.

قضايا البنية التحتية للشبكةتعتمد أنظمة المراقبة التي تدعم تقنية Wi-Fi على اتصال لاسلكي موثوق. قد يُعطي تداخل الإشارة، أو مشاكل جهاز التوجيه، أو أعطال جهاز البوابة انطباعًا خاطئًا بوجود عطل في المحول الدقيق، بينما تعمل الوحدات بشكل طبيعي.

7. ظروف التحميل الزائد

يؤدي تشغيل المحولات الدقيقة بما يتجاوز قدرتها المصممة إلى تنشيط آليات الحماية التي قد تحاكي الفشل.

عندما تنتج الألواح الشمسية المتصلة طاقة أكبر من الناتج المقدر للميكروإنفرتر - وهو ما يحدث غالبًا أثناء الظروف الباردة المشمسة عندما يكون جهد اللوحة في أعلى مستوياته - فإن دوائر حماية الحمل الزائد تحد من تحويل الطاقة أو تقوم بإيقاف تشغيل الوحدة مؤقتًا.

مع أن هذا يحمي العاكس من التلف، إلا أن تكرار التحميل الزائد قد يُسبب ضغطًا على المكونات بمرور الوقت. ينبغي أن يُراعي التصميم السليم للنظام أقصى طاقة مُخرَجة للوحة في جميع ظروف التشغيل.

اقرأ المزيد:

أفضل 10 علامات تجارية لمحولات الطاقة الدقيقة المتأثرة بالولايات المتحدة

محولات الطاقة الصغيرة: إيجابيات وسلبيات نظام الطاقة الشمسية الخاص بك

ما هي عوامل التكلفة الرئيسية للمحولات الدقيقة لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية؟

التدابير الوقائية وأفضل الممارسات

يتطلب تقليل أعطال المحول الدقيق اتباع نهج استباقي يشمل التثبيت المناسب والصيانة المنتظمة واختيار المكونات عالية الجودة.

• التميز في التثبيت: تأكد من عزم الدوران المناسب على جميع التوصيلات الكهربائية، وتحقق من القطبية الصحيحة قبل تنشيط الأنظمة، وقم بتركيب المحولات الدقيقة في أماكن جيدة التهوية بعيدًا عن التعرض المباشر للمياه.
• حماية الطفرة: قم بتثبيت أجهزة حماية النظام بالكامل في اللوحة الكهربائية الرئيسية لحماية المحولات الدقيقة من طفرات الجهد على جانب الشبكة.
• مراقبة النظام بشكل منتظم: استفد من قدرات المراقبة الخاصة بأنظمة المحولات الدقيقة الحديثة لتتبع أداء الوحدة الفردية.
• جدول الصيانة: إجراء عمليات تفتيش دورية لتوصيلات الكابلات، والتحقق من وجود أي ضرر مادي في العلبة، والتحقق من توصيلات الأرض المناسبة.
• إدارة البرامج الثابتة: إنشاء جدول لمراجعة وتطبيق تحديثات البرامج الثابتة الخاصة بالشركة المصنعة.

عرض حالة حقيقية لمحول HIITIO الصغير

حماية استثمارك في الطاقة الشمسية مع محولات الطاقة الدقيقة HIITIO

عندما تكون الموثوقية مهمة، تقدم HIITIO محولًا صغيرًا حلول مصممة لتحمل التحديات التي تسبب الأعطال المبكرة في المنتجات الأقل كفاءة. تتميز مجموعتنا المتطورة من محولات الطاقة الدقيقة بأغلفة متينة حاصلة على تصنيف IP67، مما يوفر حماية فائقة من الرطوبة والإجهاد البيئي. تعمل تقنية MPPT على مستوى الوحدة على تعظيم حصاد الطاقة، بينما تتيح المراقبة الذكية عبر WiFi وتقنية الاتصال دون 1G تتبع الأداء في الوقت الفعلي والتشخيص عن بُعد.

قم بزيارة : www.hiitio.com لاستكشاف مجموعتنا الكاملة من حلول المحولات الدقيقة بقدرة 300 وات إلى 2000 وات واكتشاف سبب وجود مثبتين في أكثر من 50 دولة ثق في HIITIO لمشاريعهم الشمسية.