ハイブリッドインバーター故障後に電解コンデンサを調査した結果、
99%が偽装電解コンデンサだった事が判明しました。
推定寿命的に大半の電解コンデンサは
強制冷却仕様であと2~3年持ちそうな感じでしたが、
L1側のハイブリッドインバーターで
完全に死亡したコンデンサが2つ確認された事から
品質的に問題有りと判断し全交換しました…
電解コンデンサ交換で掛かったコストは
2台分で32,000円で...
1台当たり16,000円です。(;´･ω･)
保証切れだと各ボードを販売してくれない事がわかったので、
修理代としては一番の急所を国産の安心感に替えられた
という点で言えば安く済んだとも言えるが
ビンボー人にとってはデカい出費でした・・・
HFP4850S80-145_CNTL（コントロール）ボード 左側：交換前、右側：交換後
コントロールボードはハイブリッドインバーターの頭脳ですね。
常時40℃～50℃の環境なので、特に85℃品のスーパーキャパシタは劣化が激しいです。
・上側 25V220μF×4個（ニチコン製に交換）
ACコイルからの熱を基板裏面から受けるので、10mm程浮かして実装しています。
・下側 スーパーキャパシタ 5.5V0.1F
リード間隔の寸法が合っていなかったので、リードを加工して強引に実装(;´Д｀)
定格温度85℃品しか見つけられなかったので、1~2年毎の交換となると思います。
今回は直付けしましたが、ソケット化して簡単に交換できるように改造した方が良いですね。
HFP4850S80-145_PAR（パラレル）ボード 左側：交換前、右側：交換後
並列モデルに搭載されているパラレルボードです。
比較的常温に近い環境なのでハズレ品でなければ劣化は少ないです。
ただ使用されていたコンデンサは品質が悪く当方の物は完全に死んでいました。
25V470μF
寸法を確認せず購入していた為ピッチが合わずリード曲加工してピッチを修正し10mm程度浮かせて実装
メインボードから供給される電源の平滑用と思われます。
ちなみにメインボードから繋がる2芯が電源で、横のコネクタからI/Fボードにも送っています。
HF4850S80-H_SPSボード（左側：交換前、右側：交換後）
入力のCN2がAC100VなのでAC起動用の補助電源ですね(=ﾟωﾟ)ﾉ
高温環境ですが、AC入力を使用しなければこの基板は使用されないので劣化は少ないです。
・上右側500V83μF（赤丸のない大型電解コンデンサ）
画像は前回試運転前の物で、試運転後にLXW500V82μFが到着したので既に交換しています。
ダイオードブリッジとMOSFETの間に実装されており、100V入力側の平滑用と思います。
・上左側35V100μF
元々Rubycon製で劣化も殆どなく変更の必要は無かったのですが、φ10のシルクパターンだったのでリプル耐性増強の為50V100μFへ変更しています。
HFを見ると制御電源周りのMOSFETのゲートドライブにはRubycon製が使用されていますが、HYPでは唯一HFから流用している補助電源ボードのみがRubycon製です・・・
・中央25V470μF
寸法を確認せず購入していた為リード間隔を曲加工し修正し、10mm程度浮かせています。
ヒートシンクから離隔する為、倒して実装
降圧された制御電源の平滑用と思われます。
・右下側50V100μF
10mm程度浮かせて実装
HFP4850S100-H_MAINボード 上左部（左側：交換前、右側：交換後）
ココは常時50～70℃の高温環境で劣化が激しく、コイルからの反射熱や基板の熱の影響をモロ受ける。
・左側SMD35V100μF
低ESR品へ変更
整流及び昇圧回路に使用されているIGBTのゲートドライブ用であることは判明しています。
当方はラベル品と同等なものを選定したので、数年後に再交換が必要となります・・・
ココは長寿命・高リプル・超低ESR品を使用するべきですね。
・右上側25V220μF
10mm程度浮かせて実装
FANコネクタ横で、FAN駆動時のノイズ吸収用と思われます。
・右上側25V470μF×2
寸法的にφ8でないとキツいので購入し直しました
10mm程度浮かせて実装
コイルと実装されている事から制御電源のフィルターと思われます。
・中央35V100μF
10mm程度浮かせて実装
スピーカーのノイズ吸収用と思われます。
逆接続して白煙噴いたやつです・・・
・下側25V470μF×4
10mm程度浮かせて実装
絶縁トランスの二次側で制御電源の+12V、-12Vの平滑用と思われる。
HFP4850S100-H_MAINボード 上中央部（左側：交換前、右側：交換後）
発電中は50～60℃となる環境で、コイルの反射熱やヒートシンクや基板の熱の影響を受ける。
・上部200V100μF
ヒートシンクの間に挟まれて劣化が激しかったことから、20mm程度浮かして実装
バッテリーからメインスイッチを経由した制御電源生成回路の一次側平滑用ですね。
・左上側200V10μF
10mm程度浮かして実装
メインSWコネクタと並列接続されているのでスイッチングノイズ除去用ですね。
・左下側50V100μF
10mm程度浮かして実装
絶縁トランスの二次側平滑用と思われる。
・中央25V470μF
寸法を確認せず購入していた為、リードを曲加工して実装
10mm程度浮かせて実装
絶縁トランスの一次側平滑用と思われる。
・右上側35V100μF
50V100μFに変更し、10ｍｍ程度浮かせて実装
MOSFETのゲートドライブ用と思われる。
・右下側35V100μF
50V100μFに変更し、10ｍｍ程度浮かせて実装
MOSFETのゲートドライブ用と思われる。
・下側500V68μF
10mm程度浮かせて実装
PV入力と並列接続されており平滑用と思われる。
当方は同容量と交換したが、低照度時に再起動を繰り返すため明らかな容量不足と言え、交換するなら500Ｖ100μF以上の長寿命・高リプル・リード品のφ18をオススメする。例：Rubycon HXWシリーズ
HFP4850S100-H_MAINボード 下中央部（左側：交換前、右側：交換後）
ヒートシンク及びDCバスとの絶縁トランスの熱の影響を受けやすく劣化しやすいです。
・63V4700μF
バッテリー平滑用
Φ22から標準のΦ25にサイズアップしている分、コンデンサ同士が密着しており、放熱性は悪化
当方はラベル品と同電圧品と交換したが、最大60Ｖの回路に定格電圧63Vはスイッチングの際の瞬間サージを吸収できず短寿命となる為、定格電圧100V4700μFの長寿命・高リプル品を選定した方がいい。例：Rubycon製 MXKシリーズ
・500V470μF
画像には無いがDCバス平滑用
PVコイルの横及びインバーターヒートシンクの間に挟まれて設置されている為、発電時は60～90℃で常時炙られているので、長寿命品への交換は必須です。
2026年4月19日より試運転を兼ねて運転再開
★運転時の計測環境
周囲温度 ：25℃前後
PV入力電力 ：1kW前後
AC入力 ：無
インバーター負荷率：5～10％前後
⇓ データ収集時の状態
⇓ 電解コンデンサ全交換後の各部の温度
①故障原因となった表面実装電解コンデンサ周辺
②制御電源生成回路2次側周辺
③制御電源入力1次側周辺
④PV入力部周辺
⑤AC平滑コイル
⑥PV昇圧回路周辺
⑦AC昇降圧回路周辺
⑧PV平滑コイル
⑨BAT-DCバス絶縁トランス
⑩DCバス平滑コイル
コイルやトランスは70℃前後で、基板上部は50℃～60℃、下部は35℃～50℃といったところで、標準ファンは高温となっても軽負荷の為回転せず、強制ファンのみの冷却です。
周囲環境10℃程度の頃に比べるとやはり全般的に高温になっており、ACコイルと温度差分を加算すれば妥当と言えます。(;´･ω･)
我が家は全般的に負荷が小さい為、DCバスの負荷が小さくDCバス用のフィルターコイルが殆ど発熱していないようです。
Dessmonitor（SmartESS）や本体では20～40℃と表示されていますが、この温度は冷やされやすいヒートシンクの温度で、相変わらずコイルやトランスの熱は高いので、隣接する電解コンデンサは放射熱によってジワジワ炙られます。
今回は無知故にコンデンサ選定をミスった箇所が数ヶ所あり、一番の難関の表面実装型100μF(EEEFT1V101AP）と、メインスイッチ横の10μF（200R3010M8x16…130℃品）は定格寿命2000時間品を使用している為、2～3年後に再度劣化診断が必要になります…⊂⌒~⊃｡Д｡)⊃
またコスト優先で購入したバッテリー側の平滑コンデンサは定格寿命3000時間品を使用しているので、こちらも3～5年後に再度劣化診断が必要となります。
上記以外の物は、
・DCバス平滑用が定格寿命5000時間
・制御系の25V~50V品は定格寿命6000～8000時間
・他はすべて定格寿命10000～12000時間
となっており、恐らく他の半導体等の寿命が尽きるまでは持つと思われます(=ﾟωﾟ)ﾉ
なお、偽装ラベルの適正について調査した結果、大型電解コンデンサの大半は偽装ラベルのスペックでもギリギリの物があり、今回の交換では延命したに過ぎないということが判明しております・・・⊂⌒~⊃｡Д｡)⊃
ラベルのスペックがギリギリと言える根拠
★電解コンデンサの定格電圧
使用電圧÷70％～80%≦定格電圧
なので、バッテリー側（使用電圧40V~60V）に実装する電解コンデンサの定格電圧は
60V÷80%≦75V≒80V以上の定格電圧
定格電圧63Vでは数Vしか余裕がない為、スイッチングの瞬間サージで63Vを超えることが頻発し、明らかに耐圧不足と言えます。
同じようにPV(120V～450V)やDCバス(450V)の定格電圧では
450V÷80%≦560V≒600V以上の定格電圧
定格電圧500Vの電解コンデンサが使用されているが、容量とサイズのバランスを見て定格電圧600V品へ変更する事は難しいです。
PV入力についてはストリング電圧を400V未満（低温時）で抑える必要がありますね。
AC(90V～140V)の整流後の定格電圧では直流なので1.41倍で
140V×1.41÷80%≦246V≒250V以上の定格電圧
HYP4850U100-HやHF4850U80-Hではサブボード（SPS）の大型電解コンデンサが該当しますが、定格電圧500Vなので耐圧に問題はありません。
定格電圧に余裕が無ければ劣化が急激に進むため、いくら長寿命品でも短寿命になりますが、定格電圧が大きい程最大リプル電流も大きくなる傾向があるので、実装できるサイズの許容範囲内で最大となる定格電圧とした方が、電解コンデンサの自己発熱を抑制できるので劣化防止に繋がります。定格電圧が大きい程、サイズも大きくなるので注意した方が良いです。
★電解コンデンサの定格容量
100V基準で1Ｗあたり1μFが標準とした場合
出力5kWに対しての40V～60Vのバッテリー側の容量は
5000W×1μF×100V^2/40V^2=31250μF
バッテリ側に実装されている4700μF×4並列=18800μFなので容量不足となる。
ただ容量が重要なわけではなく、リプル電流が大きい場所なので、定格リプルを大きくする為に容量を増やし、並列数を増やしててESRを低くした方が良い。
450VのDCバスの容量は
5000W×1μF×100V^2/450V^2=246.9μF
470μF×2並列=940μFなので余裕がある。
ただこちらもリプル電流が大きい場所なので、定格リプルを大きくする為に容量を増やしてESRを低くした方が良い。
制御電源の一次側は
AC側90V～140V：82μF
PV側120V～450V：68μF
BT側40V～60V：100μF
となっており、消費電力から100Wで考えると
AC側：100W×1μF×100V^2/(90V×1.41)^2=61.7μF以上・・・OK
PV側：100W×1μF×100V^2/120V^2=69.4μF以上・・・不足
BT側：100W×1μF×100V^2/40V^2=624μF以上・・・不足
PV側とAC側の電解コンデンサ間違えてね？って思う・・・
実際にPV側は低照度時に再起動を繰り返す為、確実に容量不足と言える。
BT側はバッテリー端子付近で18800μFを平滑しているので制御電源起動時に不安定となる事は無い。
またAC側は安定した電力が供給される為、容量不足でも問題なく起動はできる。
★電解コンデンサ交換の基本
・寸法・リードピッチで実装可能な最大寸法を把握する
直径：部品同士が隣接していることが多く、直径の制限は厳しい
高さ：ハイブリッドインバーターのような大きな筐体内であれば制限は無いに等しい
リードピッチ：リード型であれば基板から浮かすことで制限は無くすことが可能
・定格電圧を決定する
仕様最大電圧から定格電圧を算出する
使用電圧÷70％～80%≦定格電圧
例：24VモデルのBT側電圧 30V÷80％≦37.5V・・・定格電圧50V以上
・必要な容量を決定する
必要な消費電力から容量を算出する
目安 100V：1W＝1μF
例：3kW24VモデルのBT側平滑 3000W×1μF×100V^2/24V^2=52083μF
・定格リプルを決定する
大きいほど良い
高リプルのシリーズから選定する
定格電圧を大きくする ⇒ サイズが大きくなる
低ESR品を選定する ⇒ 突入電流が大きくなるデメリットがある
・シリーズを決定する
大きく分類すると・・・
標準シリーズ
低ESRシリーズ
高リプルシリーズ
長寿命シリーズ
耐熱シリーズ
特に大型の電解コンデンサ程高額なので、慎重に選定した方が良いですね(=ﾟωﾟ)ﾉ
⇓ 偽装品ラベル・実装品仕様と推奨品仕様と交換品仕様
表内の赤字の電解コンデンサは容量等のスペックを見直した推奨品
実装されていた電解コンデンサは耐久性を落としてコストをカットしていますが、偽装ラベル品のスペックもギリギリまで攻めた容量や定格電圧となっている事がわかったので、
ポテンシャルを100%引き出すにはラベル通りのスペック品に交換してはダメだということを学びました。
また、熱対策で全般的に10mm程度浮かせて実装していますが、本来は寄生インダクタンスが増えるからNG行為のようです(;´Д｀)
絶縁シリコンでガチガチなので直す気にもなれず、夏の発熱状況次第ですね。
色々とトラブルに遭遇したおかげでハイブリッドインバーターの回路構造について学んだことも多く、自分自身のスキルも大幅にアップしたように思います(´艸｀*)
とりあえず10日経過現在、問題なく稼働中♪
