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光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證

時間:2025-09-26 11:39:38 作者:環儀小編 點擊:

光儲逆變電源(光伏逆變器)是一種由半導體器件組成的電力調整裝置,主要用于把直流電力轉換成交流電力。由逆變器使用環境和失效機理分析,僅僅采用單一溫度、濕度和電應力的單應力加速模型不能適用于該型產品。

為了驗證逆變器較高的可靠性指標,綜合考慮樣品成本、數量和試驗周期等經濟、時效和可行性因素,選用溫度-濕度(Peck)模型雙應力壽命加速模型,并基于此加速模型進行可靠性鑒定試驗,逆變器試驗樣本量選為10臺。以下是逆變器的可靠性驗證內容。

試驗設備:環儀儀器 光儲逆變電源高溫老化室

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖1)


試驗樣品:10臺逆變器

試驗模型:溫度-濕度(Peck)

可靠性驗證過程:

加速試驗剖面的確定:

結合逆變器在使用的溫度、濕度環境,基于加速損傷理論選定的逆變器加速壽命模型符合Peck溫-濕應力模型,該壽命-應力模型是由溫度模型和濕度模型相乘耦合的雙應力綜合模型,即:

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖2)


光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖3)

式中:

t-失效前時間;

A-常數;

RH-相對濕度,單位為%;

n-常數;

Ea-激活能,單位為eV;

k-波爾茨曼常數,取值為8.617×10^-5eV/K;

T-絕對溫度,單位為K。

加速因子的確定:

針對逆變器的硬件組成以半導體和IC器件為主,IC器件常見故障的激活能一般在0.8~1.0 eV之間。結合類似電力電子產品研發的工程經驗及標準推薦,本次產品激活能取Ea=0.9 eV。

n的范圍在1~12之間,取典型值n=3。則加速因子為:

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖4)

式(2)中:

RHu—常規運行下的百分比相對濕度,RHu=85%;

RHs—加速應力下的百分比相對濕度,RHs=95%;

Tu—常規運行下以K表示的溫度,Tu=308.15;

Ts—加速應力下以K表示的溫度,Ts=338.15;

K—波爾茨曼常數,取值為8.617×10^-5eV/K。

統計方案:

為了快速地驗證該型逆變器可靠性指標是否達到分配指標,綜合考慮確定使用方風險β為30%,選擇試驗統計方案號為GJB899A—2009標準附錄A中圖A.24方案號30-1,拒收故障數為1。

如下表計算所示,當10臺逆變器試驗樣品按照上述試驗應力剖面進行加速試驗時,出現1次責任故障或時間累計達到2 124.739 h時(兩者優先滿足其一即可),即判決該逆變器通過可靠性鑒定。

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖5)

可靠性試驗結果:

加速試驗后,根據逆變器試驗記錄統計,經過篩選后的10臺逆變器同時開始試驗,在設定的加速試驗剖面下加速運行至261.5h,責任故障數r=0結束試驗,則10臺逆變器累計試驗時間2 615 h,0失效,判為接收,通過試驗。

對本次試驗全過程進行統計,總的試驗時間為T,責任故障數為r,根據GJB 899A-2009“A.5.4.4”可知,定時試驗的驗證區間,估計值和區間估計值的計算公式為:

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖6)


由于r=0,無法得到點估計值和置信上限,僅能進行置信下限的估計。此處采用一種簡便的MTBF置信下限的估算方法:

使用方風險β=30%時,總試驗時間為T=2 615 h,本次試驗逆變器計算出的MTBF置信下限:

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖7)


又結合加速因子,推導出常規運行環境下該型逆變器的MTBF置信下限:

光儲逆變電源高溫老化室基于Peck模型下的可靠性驗證(圖8)


由此可知,在等效2 615 h可靠性試驗結束時,在70%置信度下逆變器MTBF的置信下限值為61 328 h,符合逆變器分配的可靠性指標MTBF≮50 000 h的要求。

以上就是光儲逆變器Peck模型下的可靠性驗證過程,如有試驗疑問,可以咨詢環儀儀器相關技術人員。



標簽: 逆變器老化柜

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