신에너지 산업의 급속한 발전에 따라 태양광 발전의 활용이 점점 더 확대되고 있습니다. 태양광 발전 시스템의 핵심 구성 요소인 태양광 인버터는 실외 환경에서 작동하며, 매우 가혹하고 극한의 환경 시험을 거칩니다.
옥외용 PV 인버터의 경우, 구조 설계는 IP65 기준을 충족해야 합니다. 이 기준을 충족해야만 인버터가 안전하고 효율적으로 작동할 수 있습니다. IP 등급은 전기 장비 외함 내부의 이물질에 대한 보호 수준을 나타냅니다. 출처는 국제전기기술위원회(IEC)의 표준 IEC 60529입니다. 이 표준은 2004년 미국 국가 표준으로 채택되었습니다. 흔히 IP65 등급이라고 하는데, IP는 Ingress Protection(침투 방지)의 약자로, 6은 먼지 유입 방지(6: 먼지 유입을 완전히 차단), 5는 방수(5: 제품에 물이 닿아도 손상되지 않음) 등급입니다.
위의 설계 요건을 충족하기 위해 태양광 인버터의 구조 설계 요건은 매우 엄격하고 신중해야 합니다. 이는 현장 적용 시 매우 쉽게 발생할 수 있는 문제이기도 합니다. 그렇다면 어떻게 하면 우수한 인버터 제품을 설계할 수 있을까요?
현재 업계에서는 인버터 상단 커버와 박스 사이의 보호에 두 가지 보호 방식을 일반적으로 사용합니다. 하나는 실리콘 방수 링을 사용하는 것입니다. 이 실리콘 방수 링은 일반적으로 두께가 2mm이며 상단 커버와 박스를 관통합니다. 압착하여 방수 및 방진 효과를 얻습니다. 이러한 보호 설계는 실리콘 고무 방수 링의 변형량과 경도에 따라 제한되며, 1~2kW의 소형 인버터 박스에만 적합합니다. 대형 캐비닛은 보호 효과에 더 많은 위험이 있습니다.
다음 다이어그램은 다음을 보여줍니다.
다른 하나는 독일 란푸(RAMPF) 폴리우레탄 스티로폼으로 보호됩니다. 수치 제어 폼 성형 기술을 채택하여 상부 커버와 같은 구조 부품에 직접 접합되며, 최대 50%까지 변형 가능합니다. 특히, 당사의 중대형 인버터 보호 설계에 적합합니다.
다음 다이어그램은 다음을 보여줍니다.
동시에, 구조 설계에서 더욱 중요한 점은 고강도 방수 설계를 보장하기 위해 태양광 인버터 섀시 상단 커버와 케이스 사이에 방수 홈을 설계하여 물방울이 상단 커버와 케이스를 통과하더라도 인버터 본체 내부로 유입되지 않도록 해야 한다는 것입니다. 물방울이 외부 물탱크를 통과하여 케이스 내부로 유입되는 것을 방지해야 합니다.
최근 몇 년 동안 태양광 시장에서는 치열한 경쟁이 벌어지고 있습니다. 일부 인버터 제조업체는 비용 절감을 위해 보호 설계 및 재료 사용을 단순화하고 대체했습니다. 예를 들어 다음 다이어그램은 다음과 같습니다.
왼쪽은 비용 절감을 위한 설계입니다. 박스 본체가 구부러져 있으며, 판금 소재와 공정을 통해 비용을 절감할 수 있습니다. 오른쪽의 3단 접이식 박스와 비교했을 때, 박스에서 나오는 홈이 눈에 띄게 적습니다. 본체 강도도 훨씬 낮지만, 이러한 설계는 인버터의 방수 성능 향상에 큰 잠재력을 제공합니다.
또한, 인버터 박스 설계는 IP65 보호 등급을 충족하며, 작동 중 인버터 내부 온도가 상승하고, 내부 고온 및 외부 환경 변화로 인한 압력 차이가 발생하여 물이 유입되어 민감한 전자 부품을 손상시킬 수 있습니다. 이러한 문제를 방지하기 위해 일반적으로 인버터 박스에 방수 및 통기성 밸브를 설치합니다. 방수 및 통기성 밸브는 밀폐된 장치 내부의 압력을 효과적으로 평형화하고 결로 현상을 줄이는 동시에 먼지와 액체의 유입을 차단합니다. 이를 통해 인버터 제품의 안전성, 신뢰성 및 수명을 향상시킬 수 있습니다.
따라서, 태양광 인버터의 구조 설계는 섀시 구조나 사용 재료의 설계와 관계없이 신중하고 엄격한 설계 및 선정을 필요로 함을 알 수 있습니다. 그렇지 않으면 비용 절감을 위해 무분별하게 설계를 축소하게 됩니다. 이러한 설계 요건은 태양광 인버터의 장기적이고 안정적인 작동에 심각한 위험을 초래할 수 있습니다.
