Der chinesische Wechselrichterhersteller Sungrow und der TÜV Rheinland haben gemeinsam Langzeit-Zuverlässigkeitsstandards für Wechselrichter vorgestellt. Zu diesen Standards gehören die PfG 3325 »Qualifizierung von IGBT-Modulen in Photovoltaikanlagen und leistungselektronischen Umrichtersystemen« sowie die PfG 3328 Teil 2 »Spezifikationen für die Zuverlässigkeitsprüfung und -bewertung von leistungselektronischen Produkten – Teil 2: Stromumwandlungsgeräte (PCE) «. Wie Sungrow mitteilt, gehören der String-Wechselrichter SG510HX von Sungrow und seine IGBT-Module zu den ersten Produkten, die nach diesen beiden Normen zertifiziert wurden.
Die »2 PfG 3325 (IGBT-Zuverlässigkeitsprüfnorm) « ist eine Norm auf Komponentenebene. Sie befasst sich mit den Ausfallmechanismen und Lebensdauermodellen von Leistungshalbleitern unter Belastungen wie Temperaturwechselbeanspruchung und Leistungszyklen. Die »2 PfG 3328 – Teil 2« ist ein Standard zur Zuverlässigkeitsprüfung auf Systemebene. Er konzentriert sich auf die Leistungsminderung und die Lebensdauerbewertung von Wechselrichtern unter komplexen Umgebungsbelastungen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Überprüfung der Umweltanpassungsfähigkeit des Produkts innerhalb der vorgesehenen Lebensdauer.
Zusammen bilden die Normen somit eine Validierungskette vom System bis zur Komponente: Die »2 PfG 3325« liefert eine quantitative Datengrundlage für die Zuverlässigkeitsmodellierung auf Wechselrichterebene und die Lieferantenbewertung. Die »2 PfG 3328 – Teil 2« definiert dagegen einen einheitlichen Validierungsrahmen auf Wechselrichterebene mit prüfbaren und rückverfolgbaren Kriterien.
Um dem Problem der unzureichenden Abdeckung in herkömmlichen Standardszenarien zu begegnen, wurden die Normen um mehrere erweiterte Prüfpunkte ergänzt, die für komplexe Betriebsbedingungen ausgelegt sind:
Auf Systemebene befasst sich 2 PfG 3328, Teil 2, mit der Langzeitbeständigkeit, der Umweltanpassungsfähigkeit und dem netzgekoppelten Betrieb unter vielfältigen Betriebsbedingungen. Dabei gelten zusätzliche Anforderungen wie beschleunigte Alterungstests über 4.000 Stunden und die Überprüfung der Durchhaltefähigkeit bei kontinuierlicher Nieder- und Hochspannung.
Auf IGBT-Ebene stärkt die Norm 2 PfG 3325 die herkömmlichen Qualifizierungsmethoden, indem die HTGB-Prüfung auf 168 Stunden bei 1,1-facher VGES ausgeweitet wird und zusätzlich 500 Temperaturzyklen unter mechanischer Belastung durchgeführt werden. Dies geht über die standardmäßige Anforderung von 2.000 Temperaturzyklen hinaus.
Um die quantitative Bewertung der langfristigen Zuverlässigkeit im Feld zu verbessern, legen die Normen datengestützte Lebensdauermodelle fest, die auf umfangreichen Leistungsdaten aus PV-Kraftwerken basieren. Zudem stützen sich die Normen auf Zuverlässigkeitsprüf- und Qualitätssicherungsstandards für Automobilkomponenten wie VW 80000 und GMW 3172 und übernehmen strengere Prüfansätze zur Bewertung der Langzeitstabilität unter komplexen Betriebsbedingungen.
»Die beiden Normen schaffen einen strukturierten und überprüfbaren Rahmen für die Bewertung der langfristigen Zuverlässigkeit von Wechselrichtern und bieten Herstellern, Investoren und Versicherern wertvolle Anhaltspunkte für die Beurteilung der Lebenszyklusleistung«, sagte Thomas Haupt, Vice President für Solar- und gewerbliche Produkte der Region Europa der TÜV Rheinland Group.
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