太陽(yáng)能逆變器是太陽(yáng)能或光伏裝置的一個(gè)重要子系統。完成將新產(chǎn)生的電能饋到電網(wǎng)中的關(guān)鍵步驟需要用到這些設備。就像從白熾燈到最新筆記本電腦技術(shù)的每一次進(jìn)步，電子流都可能帶來(lái)能量的散布，從而引起電磁干擾。當然，接下來(lái)必然會(huì )關(guān)注怎樣預防和降低這種干擾，從而實(shí)現電磁兼容。更進(jìn)一步，電磁兼容自身的概念包括定義某個(gè)限值，低于這個(gè)限值多個(gè)設備和系統就能同時(shí)有效工作，而不會(huì )對外產(chǎn)生干擾問(wèn)題或者被外界干擾。最后，這種指令性標準的最終貢獻是確定限值和測試程序，以及規定真正能實(shí)現兼容的測試設備。

太陽(yáng)能逆變器和電磁兼容：難題

現在，要確保太陽(yáng)能逆變器的電磁兼容還是存在問(wèn)題的。這是因為需要產(chǎn)生大量的電能，而許多警告僅僅是提醒要謹慎過(guò)程。另一個(gè)困難產(chǎn)生在處理效率問(wèn)題的時(shí)候——例如，需要將太陽(yáng)能裝置產(chǎn)生的功率比例最大化，這種功率是指進(jìn)入電網(wǎng)后實(shí)際能用的功率。高效率意味著(zhù)快速的切換操作，這樣就有陡峭的上升時(shí)間和下降時(shí)間，從而引起干擾。而且，尋求設計更為經(jīng)濟的太陽(yáng)能逆變器導致在拓撲結構圖中省去了變壓器。這樣的設計會(huì )產(chǎn)生高電壓及快速上升的電壓火花——伴隨產(chǎn)生了不想要的電磁干擾。

相關(guān)標準

就像許多技術(shù)變化很快的其他領(lǐng)域，電磁能設備的電磁兼容管理已經(jīng)跟不上實(shí)際發(fā)展的腳步?，F在還沒(méi)有管理太陽(yáng)能逆變器的特定標準。實(shí)際上，對太陽(yáng)能逆變器并沒(méi)有準確的分類(lèi)。很多時(shí)候將太陽(yáng)能逆變器定義為家庭裝置；工科醫（工業(yè)、科學(xué)、醫療）設備；或者信息技術(shù)器件。這些任意的描述使太陽(yáng)能逆變器必須符合EN55014,EN55011或EN55022標準。目前，我們正在致力制訂專(zhuān)門(mén)用于光伏電能產(chǎn)生系統的標準。德國電子技術(shù)委員會(huì )的K373委員會(huì )已經(jīng)分為五個(gè)項目分別制定特定的標準，包括：太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)能面板；用于光伏系統的連接器；確定光伏系統的仿真程序；以及搭建光伏系統。

K373委員會(huì )的工作是很有需求的。今天，太陽(yáng)能逆變器的制造商抱怨要在他們的設備上貼上CE標志，就意味著(zhù)他們必須要通過(guò)以下標準：

● 符合IEC 60950-1:2003-08和EN 50178:1998-04規定的設備安全性標準
● 符合61000-4-6-3：2002-08和EN 61000-6-4：2008以及EN 61000-6-4：2002-08規定的發(fā)射標準
● 符合EN 61000-3-2:2001-12規定的功率回饋到干線(xiàn)標準

太陽(yáng)能逆變器的測試系統

開(kāi)發(fā)了包含干線(xiàn)模擬系統（具有功率回饋）和光伏photovoltaic）模擬單元（圖1）的測試系統是最近取得的一項成就，它有利于澄清現有混亂的標準。光伏模擬器用于模擬太陽(yáng)能面板。用戶(hù)能夠通過(guò)精確控制的系統迅速調節程序，模擬出不同類(lèi)型太陽(yáng)能面板的特性及它們變化的功率輸出。該系統甚至還能準確模擬平靜的和狂暴的天氣狀況（圖2）。這種特性提供了電磁兼容測試的關(guān)鍵參量——完全在相同條件下做重復性測試。

圖1：太陽(yáng)能逆變器測試系統的設計。測試系統包括含有干線(xiàn)模擬單元的干線(xiàn)部分，一個(gè)光伏模擬器和一個(gè)功率恢復單元

圖2：電流/電壓曲線(xiàn)如上面的圖所示，下面的圖畫(huà)的是功率特性曲線(xiàn)，該曲線(xiàn)具有最大功率點(diǎn)和由局部遮擋效應產(chǎn)生的次大值

測試系統將光伏模擬器的輸出饋到干線(xiàn)模擬單元。干線(xiàn)模擬單元包括經(jīng)過(guò)校準的測試設備，該設備用于檢查被測設備是否與相關(guān)歐盟標準規定的發(fā)射和抗擾度限值相符?；謴蛦卧试S一定程度的熱散發(fā)，因此該測試系統適合用于測試幾千瓦到 100千瓦以上的太陽(yáng)能逆變器。

很多時(shí)候將太陽(yáng)能逆變器定義為家庭裝置；工科醫（工業(yè)、科學(xué)、醫療）設備；或者信息技術(shù)器件基本的電磁兼容系統干線(xiàn)模擬器的基本單元由一個(gè)四象放大器和一個(gè)用于低頻傳導現場(chǎng)的交流/直流電壓源構成。這種放大器基于線(xiàn)性推挽式設計。它包括以下一些特征：

● 即使在極度非線(xiàn)性條件下也只有很小的諧波失真。
● 大于52V/μs的快速電壓轉換速率（EN 61000-4-11規定在均方值為240V時(shí)上升時(shí)間小于5μs）
● 從直流到5kHz的寬信號帶寬（-3dB）——可選到15或30kHz
● 選擇小信號帶寬就能到50或100KHz

測試單元的核心是一個(gè)分析儀參考系統（ARS），這個(gè)系統根據標準IEC61000-3-2和IEC61000-3-3分析諧波和閃爍。 在分析儀參考系統中，數字閃爍計滿(mǎn)足標準IEC61000-4-15的要求，實(shí)時(shí)諧波分析儀滿(mǎn)足IEC61000-4-7的要求。配上經(jīng)過(guò)校準的干線(xiàn)阻抗網(wǎng)絡(luò )分別在兩個(gè)通道進(jìn)行閃爍測試?？烧{的干線(xiàn)阻抗模擬系統特別適用于電流大于16安培的情況。

恢復單元

如果要根據相關(guān)標準精確測量太陽(yáng)能逆變器和將功率饋入電網(wǎng)的其他設備，如風(fēng)力發(fā)電機和綜合供熱供電發(fā)電設備，那么測試裝置的干線(xiàn)模擬系統必須能夠承受大電流。實(shí)際上，從模擬器出來(lái)的功率（替代實(shí)際干線(xiàn)出來(lái)的功率）饋到測試系統時(shí)，對系統來(lái)說(shuō)是一種損耗，當其工作在功率/電流工作模式時(shí)，它也為整個(gè)系統的功率損耗貢獻了一部分。與放大器輸出并聯(lián)的負載電阻將輸入功率轉化為熱量。因此，產(chǎn)生的最大熱量只能達到額定功率的30%。

另一方面，恢復單元的工作方式完全不同，它會(huì )增加功率散發(fā)和能量恢復?；謴蛦卧娲素撦d電阻，通過(guò)不斷調節阻抗實(shí)現匹配，使恢復單元表現出純電阻特性，從而吸收被測設備輸出的功率。這種調節可以在一毫秒以?xún)韧瓿??？偠灾?，恢復單元確保了持續實(shí)現最佳阻抗以及快速變化輸入功率。它也確保了不會(huì )將功率轉化為熱量，從而確保功率以很高的效率流進(jìn)電網(wǎng)。

恢復單元與四象放大器并聯(lián)連接。當放大器處于源模操作時(shí)，恢復單元不起作用，對放大器沒(méi)有影響。一旦引入了電流，電流馬上流入電網(wǎng)，從而旁路掉四象放大器。這種方法確保了能量恢復單元具有75%的效率。如果要精確模擬實(shí)際操作，實(shí)時(shí)進(jìn)行這個(gè)過(guò)程以及能夠接受任意電流波形極為重要。放大器對模擬的干線(xiàn)電壓起著(zhù)決定性作用，此時(shí)它不受恢復單元的影響?？傮w上，這種系統拓撲結構和損耗減少能夠以五倍系數提高放大器的性能。

利用以上介紹的測試系統，用戶(hù)能夠確定太陽(yáng)能逆變器在各種輸入條件和變化的干線(xiàn)條件下的電磁性能。光伏模擬器為測試選項提供了多種選擇，它使用戶(hù)能夠測試其他關(guān)鍵參量，包括功率發(fā)生器追蹤和監視最大功率點(diǎn)（MPP）的效率。這些特征確保了光伏發(fā)生器在最大功率點(diǎn)能夠連續操作。