光伏并网逆变器金太阳认证电磁兼容测试方法

光伏并网逆变器金太阳认证 电磁兼容测试方法 国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心国家继电保护及自动化设备质量监督检验中心 2011.12011.11 1 许昌开普电器检测研究院许昌开普电器检测研究院 目录 一、光伏逆变器EMC检验项目 二、依据标准 三、试验中逆变器工作状态要求 四、抗扰度试验测试方法 五、电磁发射试验测试方法 依据 CGC/GF004:2011 （CNCA/CTS 0004-2009A）， 光伏逆变器电磁兼容试验分为： 抗扰度要求 静电放电抗扰度 射频电磁场辐射抗扰度 电快速瞬变脉冲群抗扰度 浪涌（冲击）抗扰度 射频场感应的传导骚扰抗扰度 电压波动抗扰度 工频磁场抗扰度 阻尼振荡波抗扰度 发射要求 传导发射限值 辐射发射限值 检验项目 依据标准 试验项目依据标准 静电放电抗扰度 GB/T 17626.2-2006 射频电磁场辐射抗扰度 GB/T 17626.3-2006 电快速瞬变脉冲群抗扰度 GB/T 17626.4-2008 浪涌（冲击）抗扰度 GB/T 17626.5-2008 射频场感应的传导骚扰抗扰度 GB/T 17626.6-2008 电压波动抗扰度 GB/T 17626.14-2005 工频磁场抗扰度 GB/T 17626.8-2006 阻尼振荡波抗扰度 GB/T 17626.12-1998 传导发射限值 GB 17799.3-2001、 GB 17799.4-2001 辐射发射限值 GB 17799.3-2001、 GB 17799.4-2001 试验过程中逆变器工作状态 对于抗扰度试验，只要逆变器各工作模块或元件 工作起来即可，大功率与小功率情况下能够同等的 考查逆变器的抗扰性。 对于电磁发射试验，功率越大，发射出的电磁波 强度就会越高。所以，在对逆变器进行传导发射试 验和辐射发射试验时，推荐逆变器运行满功率。 抗扰度试验测试方法 静电放电抗扰度 试验目的 检验电子、电气设备对来自人体静电的敏感程度。当人体对 设备进行直接操作或操作相邻物体时，均会对设备造成静电 骚扰。 放电电流波形 测试方法 1.试验等级、放电方式与试验部位 CGC/GF004:2011中规定的静电放电的试验等级为3级，即接 触放电6kV，空气放电8kV。 接触放电为首选的放电方式。接触放电施加的部位为被试装 置的导电部位，空气放电施加的部位为非导电部位。 放电部位的选择：静电放电只施加在逆变器 正常运行时，操作或调试人员经常触碰到的 部位。如：开关、按键、触摸屏、门锁等。 静电放电抗扰度 静电放电抗扰度 2.放电次数、放电极性与脉冲间隔时间 逆变器每个典型放电点或面的放电次数至少为10次，正、负 两个放电极性交换放电，放电时间间隔至少为1s。 3. 试验布置 静电放电抗扰度 试验结果评定 CGC/GF004:2011中规定，光伏逆变器静电放电的试验结果应 满足GB/T17626.2-2006中规定的b类要求，即：干扰过程中允 许逆变器出现性能或功能暂时降低，干扰过后自行恢复正常， 不需要人为干预。 这里的性能、功能包括逆变器的功率输出、与后台通信、以 及显示等。这就需要逆变器制造厂家要把逆变器的功率自启 动、通信的自动连接功能考虑进去。 静电放电抗扰度 试验目的 电气、电子设备有可能受到来自无线电广播电台、电视台、 手持式无线电收发机、以及各种工业电磁源的骚扰，为了验 证电气、电子设备对电磁波的耐受程度。 测试方法 1. 试验等级 频率范围：80MHz1000MHz 场强：10V/m 此为未经过调制的场强，对设备施加的信号要用1kHz正弦波 进行80%幅度的调制。 射频电磁场辐射抗扰度 射频电磁场辐射抗扰度 2. 扫频步长、驻留时间 扫频步长：1%，此为一频率加速的过程，基频越大扫频速 率也会越高。 驻留时间：在每个频率点上最少为0.5s。 3. 极化方向 试验分水平、垂直两个极化方向。 试验设施 试验优先采用的为安装有吸波材料的屏蔽室，即电波暗室。 射频电磁场辐射抗扰度 射频电磁场辐射抗扰度 3m法电波暗室。 天线频率范围 26MHz3GHz， 信号源80MHz 6GHz。 试验布置 射频电磁场辐射抗扰度 1.布置 落地式设备应置于高于基 准地0.1m的绝缘支撑上， 目的是为了防止逆变器的 偶然接地和场地畸变。 2.布线 从逆变器引出的导线长度 应为1m，采用外置滤波器 需注明。 试验结果的评判 CGC/GF004:2011中规定，逆变器辐射电磁场抗扰度的试验结果 应满足GB/T17626.3-2006中规定的a类要求，即：干扰过程中 及干扰过后逆变器性能或功能均正常。 射频电磁场辐射抗扰度 辐射干扰源是一种长期存在的干扰源。一个通信基站、一个 电视台、广播电台均会长时间作为频率不变的干扰源存在。 所以需要提高逆变器防辐射的评判等级。 试验目的 验证电气、电子设备对来自诸如感性负载切断、继电器触点 弹跳等瞬态骚扰的抗扰度。 试验波形 测试方法 1. 试验等级 CGC/GF004:2011规定光伏并网逆变器电快速瞬变脉冲群严酷等 级为2级。 电压峰值：1kV 频率：5kHz（GB/T 17626.4-2008中有100kHz要求，以后会在试验 中加入100kHz ） 电快速瞬变脉冲群抗扰度 2. 试验端口 直流输入端口、交流并网端口 通信端口、控制电路 部分逆变器不存在通信端口，控制电路不能独立。对通信回 路施加干扰，要考察逆变器与上位机通信的正确性。控制电 路与主回路不能分开的，可不单独施加干扰。 3.试验时间、脉冲极性 试验的持续时间最短为1min。 试验脉冲的极性为正、负两个极性。 施加方法 电快速瞬变脉冲群抗扰度 试验布置 电快速瞬变脉冲群抗扰度 接地板可采用铜板或铝板，厚度大于0.25mm。绝缘支撑高 0.1m，接地参考平面应比逆变器超出0.1m。 电快速瞬变脉冲群抗扰度 电快速瞬变脉冲群试验设备，包括信号发生器、耦合去耦网 络和耦合夹。最高脉冲电压4.4kV，最高频率100kHz。 注：选用耦合网络施加干扰时，耦合网络有对最大输入电流 的限制。 试验结果评定 CGC/GF004:2011中规定，逆变器电快速瞬变脉冲群 抗扰度的试验结果应满足GB/T17626.4-2008中规定的 a类要求，即：干扰过程中及干扰过后逆变器性能或 功能均正常。 电快速瞬变脉冲群抗扰度 试验目的 验证电气、电子设备对浪涌雷击信号或操作过电压的敏感程 度。浪涌脉冲具有峰值电压高、上升时间短下降时间缓慢、 高能量的特点。 试验波形 测试方法 1. 试验等级 开路电压：线-地2kV，线-线1kV。 2.施加极性、重复率 施加极性：正、负极性 重复率：1次/min或是更快 浪涌（冲击）抗扰度 3. 试验相位、次数 相位：0 、90 、180、270 施加次数：正、负脉冲至少各5次 4.施加端口 直流输入端口、交流输出端口 通信端口、控制电路 通信回路可采用对通信线屏蔽层和地之间施加。对通信回路 施加干扰，要考察逆变器与上位机通信的正确性。控制电路 与主回路不能分开的，可不单独施加干扰。 施加方法 浪涌（冲击）抗扰度 浪涌（冲击）抗扰度 最高电压可达6.6kV。选用耦合去耦网络时，亦考虑耦合网 络的最大承受电压和电流。 试验结果评定 CGC/GF004:2011中规定，光伏逆变器浪涌抗扰度的试验结果 应满足GB/T17626.5-2008中规定的b类要求，即：干扰过程中 允许逆变器出现性能或功能暂时降低，干扰过后自行恢复正 常，不需要人为干预。 浪涌（冲击）抗扰度 试验目的 当电气、电子设备处于频率为150kHz80MHz射频发射机发 出的电磁场环境中时，电气、电子设备的连接线（如：电源、 通信、信号线）会感应到骚扰电压。本试验的目的为验证电 气、电子设备骚扰这种骚扰时的抗扰度。 测试方法 1. 试验等级 测试频率：150kHz80MHz 骚扰信号电平：10V 此为未经调制的骚扰电压强度，对逆变器施加的骚扰信号通 过1kHz正弦波80%幅度调制。 射频场感应的传导骚扰抗扰度 射频场感应的传导骚扰抗扰度 调制前、后信号强度对比 2. 扫频步长、驻留时间 扫频步长：1% 驻留时间：每个频率点最低为0.5s 3.试验端口 直流输入端口、交流并网端口 通信端口、控制电路 部分逆变器不存在通信端口，控制电路不能独立。对通信回 路施加干扰，要考察逆变器与上位机通信的正确性。控制电 路与主回路不能分开的，可不单独施加干扰。 施加方法 射频场感应的传导骚扰抗扰度 试验配置 1.逆变器应置于接地平面0.1m以上绝缘支撑上 2.所有与逆变器连接的电缆置于接地平面30mm以上绝缘支撑 上 3.由于逆变器输入、输出电流较大，宜选择钳注入的方法 射频场感应的传导骚扰抗扰度 试验结果评定 CGC/GF004:2011中规定，逆变器射频传导骚扰抗扰度的试验 结果应满足GB/T17626.6-2008中规定的a类要求，即：干扰过 程中及干扰过后逆变器性能或功能均正常。 射频场感应的传导骚扰抗扰度 试验目的 导体中有工频电流流过，就会产生工频磁场。当电气、电子 设备处于这种磁场环境中时，就会受到工频磁场的骚扰。本 试验为了验证电气、电子设备遭受到稳定、持续磁场的抗扰 度。 测试方法 1. 试验等级 对于连接到工业电网和在工业环境中工作的逆变器，采用 的试验等级为4级，即场强为30A/m 对于在居住、商业和轻工业环境中工作的逆变器，采用试 验等级为3级，即场强为10A/m 工频磁场抗扰度 2.磁场施加方法 浸入法 受线圈尺寸的限制，一般只有小功率逆变器才能采用这种施 加方法。 邻近法 大功率逆变器一般体积较大，线圈尺寸无法满足侵入法要求， 这时只能考虑采用邻近法。 试验配置 1.逆变器应放置于接地平面0.1以上绝缘支撑上 2.与逆变器连接的电缆至少有1m暴露在磁场中 工频磁场抗扰度 工频磁场抗扰度 浸入法和邻近法两种施加方法对比 试验结果评定 稳定的、连续的磁场是长期存在的，逆变器在运行过程中， 也会长期受其干扰。所以逆变器工频磁场抗扰度试验结果应 满足GB/T17626.8-2006中规定的a类要求，即：干扰过程中及 干扰过后逆变器性能或功能均正常。 工频磁场抗扰度 试验目的 对于连接到公用网络、工业网络和发电厂的设备，遭受到这 些网络电压出现上下小幅值重复、阶跃式波动时的耐受程度。 测试方法 1.试验等级 CGC/GF004:2011中规定电压波动抗扰度试验等级为2级 起始电压：Un、Un-10%Un和Un+10%Un 波动电压：U=+8%Un、U=+8%Un和U=-8%Un 重复周期：T=5s 持续时间：t=2s 电压波动抗扰度 电压波动抗扰度 2.试验端口 输入电源端口，对于逆变器而言为逆变器的控制的控制电路。 对于控制电路不能与主电路分开的逆变器，该项试验不适用。 试验结果的评定 CGC/GF004:2011中规定，逆变器电压波动抗扰度的试验结果 应满足GB/T17626.14-2005中规定的a类要求，即：干扰过程 中及干扰过后逆变器性能或功能均正常。 常见问题： 设备内储能器件性能降低（如电容器） 、纹波增大、控制系 统功能受到影响 电压波动抗扰度 试验目的 中、高压开关操作会产生阻尼振荡波干扰信号。为了验证电 气、电子设备对这种骚扰信号的抗扰度。 测试方法 1.试验等级 CGC/GF004:2011中没有明确规定试验等级，逆变器大多应用 于室外环境，3级较为合适。 干扰电压：共模电压2.5kV，差模电压1kV 干扰频率：1MHz和100kHz 阻尼振荡波抗扰度 2.试验极性、次数 试验极性：正、负 施加次数：正、负各5次 3.试验端口 直流输入端口、交流并网端口 通信端口、控制电路 通信回路干扰施加于采用屏蔽线的屏蔽层上，控制电路与主 回路能够分开时才会施加干扰。 施加方法 阻尼振荡波抗扰度 阻尼振荡波抗扰度 干扰信号通过耦合去耦网络施加至逆变器。需要注 意耦合网络的最大输入电流和最大承受电压，以免 对试验设备造成损坏。 试验配置 1.逆变器应放置于接地平面0.1m上的绝缘支撑上 2. 逆变器、试验设备、辅助设备、耦合去耦网络要可靠接地 试验结果的评定 电力系统的一些开关操作一般都是一些暂时性现象，因此而 带来的骚扰信号也是暂时的，不会对相关设备造成长时间骚 扰。因此，阻尼振荡波试验结果可符合GB/T 17626.12-1998中 的b类要求。干扰过程中允许逆变器出现性能或功能暂时降低， 干扰过后自行恢复正常，不需要人为干预。 阻尼振荡波抗扰度 电磁发射限值测试方法 试验目的 检验连接到低压公用电网、工业电网和专用电网的电气、电 子设备在运行过程中所产生的骚扰电平会不会对连接到同一 电网上的其他设备造成骚扰，以使其他设备不能正常工作。 逆变器的分类 按逆变器的运行环境，逆变器可分为A类逆变器和B类逆变器。 A类：居住、商业、轻工业环境 B类：工业环境 传导发射限值 限值要求 A类逆变器： 传导发射限值 频率范围（MHz） 限值要求（dBV ） 准峰值平均值 0.150.57966 0.5307360 500kHz准峰值和平均值限值分别为73 dBV和60 dBV 限值要求 传导发射限值 B类逆变器： 频率范围（MHz） 限值要求（dBV ） 准峰值平均值 0.150.566565646 0.555646 5306050 500kHz、5MHz准峰值和平均值限值分别为56 dBV和46dBV LISN和电压探头 骚扰信号的采集可采用LISN（人工电源网络）和电压探头两 种方式。采用LISN能够获得最理想骚扰信号，但其对最大输 入电流和承受电压有所限制。电压探头不受输入电流和承受