In verteilten Photovoltaiksystemen ist die Platine des Photovoltaik-Mikrowechselrichters eine Schlüsselkomponente für eine effiziente Umwandlung und stabile Ausgabe von Solarenergie. Es ist wie das „neuronale Netzwerk“ eines Mikrowechselrichters, das Photovoltaikmodule mit dem Stromnetz verbindet. Es vervollständigt nicht nur die Umwandlung elektrischer Energieformen, sondern gewährleistet auch den zuverlässigen Betrieb des Gesamtsystems in komplexen Umgebungen. Seine Leistung bestimmt direkt die Effizienz der Stromerzeugung und das Sicherheitsniveau der Photovoltaikanlage.
1, Kernkomponenten: Mehrmoduliges kollaboratives „Energieumwandlungszentrum“
Bei der Bestückung der Platine für Photovoltaik-Mikrowechselrichter steht die „effiziente Energieverarbeitung“ im Mittelpunkt, mit klarer Arbeitsteilung und enger Abstimmung zwischen den einzelnen Schaltungsmodulen. Darunter ist der Bereich der Stromumwandlungsschaltung der Kern, der für die Umwandlung des von Photovoltaikmodulen erzeugten Gleichstroms in Wechselstrom verantwortlich ist, der den Netzstandards durch eine spezifische Schaltkreistopologie entspricht. Dieser Prozess erfordert ein präzises Schaltungslayout, um eine stabile Steuerung von Spannung und Strom zu erreichen und sicherzustellen, dass die Stromqualität den Standards entspricht.
Der Bereich der Abtast- und Erkennungsschaltungen ist für die „Sensor“-Funktion verantwortlich, mit reservierten Sensorschnittstellen und unterstützenden Schaltkreisen für die Echtzeiterfassung von Ausgangsparametern des Photovoltaikmoduls, Temperaturdaten der Platine und Netzverbindungsstatus, die eine Signalbasis für den späteren Betrieb und die Anpassung bieten. Wenn beispielsweise die Ausgangsleistung des Photovoltaikmoduls schwankt, kann dieser Bereich die Veränderungen erstmals erfassen und genaue Regelsignale übermitteln.
Der Bereich der Steuer- und Antriebsschaltungen ist das „Entscheidungs- und Ausführungszentrum“, das für den Einbau von Mikrocontrollern oder digitalen Signalprozessoren reserviert und mit peripheren Hilfsschaltungen ausgestattet ist. Basierend auf den von der Abtastschaltung übertragenen Daten können Steueranweisungen gemäß voreingestellten Algorithmen generiert werden, um die Leistungsumwandlungsschaltung anzusteuern und den Arbeitszustand anzupassen. Gleichzeitig ist der Bereich auch mit Kommunikationsschnittstellenschaltungen ausgestattet, um das Hochladen von Daten und die Fernüberwachung zu ermöglichen, sodass das Betriebs- und Wartungspersonal den Betriebsstatus der Leiterplatten in Echtzeit erfassen kann.
Darüber hinaus ist der Schutzschaltkreisbereich die „Sicherheitsbarriere“ der Leiterplatte, einschließlich Schaltkreisen für Überspannungs-, Überstrom-, Überhitzungs- und Inselschutz. Wenn im Stromnetz eine Anomalie auftritt (z. B. ein plötzlicher Spannungsanstieg oder -abfall) oder wenn die Temperatur der Leiterplatte selbst zu hoch ist, kann die Schutzschaltung schnell den Schutzmechanismus auslösen, den gefährlichen Stromkreis unterbrechen oder die Betriebsparameter anpassen, um Schäden an der Leiterplatte und Sicherheitsunfälle zu vermeiden.
2, Verarbeitungslink: „Feiner Herstellungsprozess“, um die Leistung sicherzustellen
Die Verarbeitung von Leiterplatten für Photovoltaik-Mikrowechselrichter erfordert eine extrem hohe Präzision und Prozessstabilität, und die Steuerung jeder Verbindung wirkt sich direkt auf die Endleistung aus. Dies muss durch eine mehrfache Feinprozesskoordination erfolgen, wobei der Schwerpunkt während des gesamten Prozesses auf der Herstellung und Verarbeitung der Leiterplatte selbst liegt.
(1) Substratauswahl und Vorbehandlung
Der erste Schritt bei der Verarbeitung ist die Substratauswahl, die mit den Betriebseigenschaften der Photovoltaikanlage im Freien kombiniert werden sollte, um Leiterplattensubstrate mit hoher und niedriger Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, starker Isolierung und hervorragender Wärmeableitungsleistung auszuwählen. Bei herkömmlichen Substratmaterialien sollte die Aufrechterhaltung der strukturellen Stabilität in langfristigen Umgebungen mit hohen-Temperaturen Vorrang haben und gleichzeitig über eine gute mechanische Festigkeit verfügen, um eine Verformung des Substrats oder Leistungseinbußen aufgrund von Umweltveränderungen im Freien zu vermeiden. Nach der Auswahl des Substrats ist eine Vorbehandlung erforderlich: Entfernen Sie zunächst das Öl und die Verunreinigungen auf der Oberfläche des Substrats durch einen chemischen Reinigungsprozess und verwenden Sie dann mechanisches Polieren, um die Oberflächenrauheit zu verbessern, die Haftung zwischen der nachfolgenden Schaltung und dem Substrat zu verbessern und eine gute Grundlage für die Schaltungsherstellung zu schaffen.
(2) Linienproduktion und Grafikübertragung
Die Schaltungsherstellung ist der Kernprozess der Leiterplattenbearbeitung, der eine präzise Übertragung der fertigen Schaltungsmuster auf die Substratoberfläche mittels Fotolithographie-Technologie erfordert. Beschichten Sie zunächst die Substratoberfläche gleichmäßig mit Fotolack und kontrollieren Sie die Schichtdicke und Gleichmäßigkeit mit professioneller Ausrüstung, um den Fotolithografieeffekt sicherzustellen. Anschließend wird das Schaltkreismuster durch eine Belichtungsmaschine präzise auf den Fotolack projiziert, und die Belichtungszeit und -intensität werden streng kontrolliert, um die Klarheit des Musters sicherzustellen; Als nächstes wird der Entwicklungsprozess durchgeführt, um den unbelichteten Fotolack zu entfernen, was zu einem klaren Schaltkreismusterumriss auf der Substratoberfläche führt; Schließlich wird mittels Galvanisierungstechnik eine Metallschicht (normalerweise Kupfer) im grafischen Bereich abgeschieden, um Leiterbahnen zu bilden. Während des Prozesses ist eine präzise Steuerung des Galvanisierungsstroms und der Galvanisierungszeit erforderlich, um eine gleichmäßige Dicke und stabile Leitfähigkeit der Leitungen sicherzustellen und Signalübertragungsfehler zwischen Modulen aufgrund von Leitungsabweichungen zu vermeiden.
(3) Bohr- und Lochmetallisierungsbehandlung
Um Schaltungsverbindungen zwischen verschiedenen Schichten der Leiterplatte herzustellen, sind Bohrungen und Lochmetallisierungsbehandlungen erforderlich. Verwenden Sie zunächst je nach Anforderungen eine hochpräzise CNC-Bohrmaschine, um Löcher an der vorgesehenen Position auf dem Substrat zu bohren, kontrollieren Sie streng die Größe des Lochs und die Genauigkeit der Lochposition und stellen Sie sicher, dass die Lochposition den Anforderungen für die anschließende Komponenteninstallation und Zwischenschichtverbindung entspricht. Nach Abschluss des Bohrens wird durch einen chemischen Kupferabscheidungsprozess eine dünne Kupferschicht auf der Lochwand abgeschieden und anschließend durch Galvanisieren verdickt, um das Loch leitfähig zu machen und eine elektrische Verbindung zwischen verschiedenen Schaltkreisschichten herzustellen. Während des Prozesses müssen die Dicke und Gleichmäßigkeit der Kupferabscheidung kontrolliert werden, um Probleme wie fehlendes Kupfer an der Lochwand oder Ablösung der Kupferschicht zu vermeiden und eine stabile Signalübertragung zwischen den Schichten sicherzustellen.
(4) Oberflächenbehandlungsprozess
Um die Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit und Schweißzuverlässigkeit von Leiterplatten zu verbessern, ist eine Oberflächenbehandlung erforderlich. Zu den gängigen Prozessen gehören Goldabscheidung, Verzinnung, Zinnsprühen usw.: Der Goldabscheidungsprozess kann eine gleichmäßige Goldschicht auf der Oberfläche der Leiterplatte bilden, mit ausgezeichneter Leitfähigkeit und Oxidationsbeständigkeit, geeignet für hochpräzise Schaltungsbereiche; Der Verzinnungsprozess bildet eine Zinnschicht auf der Oberfläche, die kostengünstig ist und die Oxidation der Kupferschicht wirksam verhindern kann; Beim Zinnspritzverfahren wird mithilfe von Heißluft eine glatte Schicht aus einer Zinn-Blei-Legierung auf der Oberfläche gebildet, die die Verschleißfestigkeit erhöht. Während der Verarbeitung ist es notwendig, die Dicke und Gleichmäßigkeit der Beschichtung zu kontrollieren, um sicherzustellen, dass die Oberflächenleistung den Anforderungen für eine langfristige Verwendung im Freien entspricht.
(5) Umformung und Kantenbearbeitung
Nachdem die Schaltung und die Oberflächenbehandlung abgeschlossen sind, muss die Leiterplatte geformt und bearbeitet werden. Verwenden Sie je nach Größe CNC-Stanzmaschinen oder Laserschneidgeräte, um das Substrat in die gewünschte Form zu schneiden, kontrollieren Sie streng die Formgenauigkeit und stellen Sie sicher, dass der Größenfehler innerhalb des zulässigen Bereichs liegt. Nach der Umformung wird eine Kantenbearbeitung durchgeführt, um Grate und scharfe Ecken an den Plattenkanten zu entfernen. Die Kanten werden durch Schleif- oder Anfasverfahren geglättet, um Schäden an anderen Bauteilen durch scharfe Kanten bei der späteren Montage zu vermeiden und gleichzeitig die mechanische Stabilität der Leiterplatte insgesamt zu verbessern.
(6) Prüfung und Qualitätskontrolle
Der gesamte Verarbeitungsprozess erfordert mehrere Inspektionsrunden, um die Qualität der Leiterplatte sicherzustellen. Zunächst werden nach Abschluss jedes Prozesses spezielle Inspektionen durchgeführt: Nach der Herstellung der Schaltung wird mit optischen Inspektionsgeräten überprüft, ob Kurzschlüsse, Unterbrechungen, Abweichungen in der Leitungsbreite und andere Probleme in der Schaltung vorliegen. Überprüfen Sie nach dem Bohren die Genauigkeit der Öffnungs- und Lochposition; Messen Sie die Dicke und Haftung der Beschichtung nach der Oberflächenbehandlung. Das Endprodukt muss einer elektrischen Leistungsprüfung unterzogen werden, einschließlich Isolationswiderstandsprüfung, Leitfähigkeitsprüfung usw., um zu überprüfen, ob die Schaltkreisfunktion normal ist; Gleichzeitig führen wir Vortests zur Anpassungsfähigkeit an die Umwelt durch und simulieren Außenumgebungen wie hohe, niedrige Temperaturen und feuchte Hitze, um die Leistungsstabilität von Leiterplatten unter extremen Bedingungen zu überprüfen und sicherzustellen, dass jede Leiterplatte die Betriebsanforderungen der Photovoltaikanlage erfüllt.
3, Anwendungswert: Förderung der „Effizienz und Sicherheit“ von Photovoltaikanlagen
In verteilten Photovoltaiksystemen spiegelt sich der Einsatzwert von Leiterplatten für Photovoltaik-Mikrowechselrichter hauptsächlich in zwei Aspekten wider: erstens in der Verbesserung der Stromerzeugungseffizienz des Systems und zweitens in der Gewährleistung der Sicherheit des Systembetriebs.
Unter dem Gesichtspunkt der Effizienz der Stromerzeugung müssen herkömmliche Zentralwechselrichter die Ausgänge mehrerer Photovoltaikmodule bündeln und umwandeln. Wenn eines der Module blockiert ist oder eine Fehlfunktion aufweist, wirkt sich dies auf die Ausgangsleistung des gesamten Strings aus; Der Mikrowechselrichter entspricht einem einzelnen Photovoltaikmodul, und jede Platine unterstützt unabhängig voneinander die Energieumwandlung des Moduls. Durch ein präzises Schaltungslayout arbeitet jedes Modul an seinem maximalen Leistungspunkt und vermeidet so Effizienzverluste durch den „Fasseffekt“.
Aus Sicht der Betriebssicherheit ist die Schutzschaltung der Leiterplatte von entscheidender Bedeutung. Wenn beispielsweise das Stromnetz unterbrochen wird, kann die Inseleffekt-Schutzschaltung den Stromausfallzustand des Stromnetzes schnell erkennen, den gefährlichen Stromkreis unterbrechen, die Übertragung elektrischer Energie an das Stromnetz vermeiden und die Sicherheit des Wartungspersonals gewährleisten; Die Übertemperaturschutzschaltung kann den Betriebsstatus der Schaltung anpassen, wenn die Temperatur der Leiterplatte zu hoch ist, und verhindert so, dass die Leiterplatte durch Überhitzung beschädigt wird. Darüber hinaus kann die Kommunikationsschaltung auf der Leiterplatte Echtzeit-Betriebsdaten hochladen, sodass das Betriebs- und Wartungspersonal potenzielle Fehler (z. B. Leitungsalterung und verminderte Isolationsleistung) umgehend erkennen, Wartungsarbeiten im Voraus durchführen und Systemausfallzeiten reduzieren kann.