光伏逆變器是光伏系統(tǒng)的核心設備，主要作用是把光伏組件發(fā)出來的直流電變成符合電網要求的交流電。但實際上逆變器不僅僅是逆變，而是光伏電站的安全管家，逆變器還承擔著光伏方陣和電網的監(jiān)測和保護，對外界環(huán)境防護和人機交互等系統(tǒng)級功能。

在光伏行業(yè)標準NB32004-2013中，逆變器有100多個嚴格的技術參數(shù)，每一個參數(shù)合格才能拿到證書。國家質檢總局每一年也會抽查，對光伏并網逆變器產品的保護連接、接觸電流、固體絕緣的工頻耐受電壓、額定輸入輸出、轉換效率、諧波和波形畸變、功率因數(shù)、直流分量、交流輸出側過/欠壓保護等9個項目進行了檢驗。

 

一款全新的逆變器，從開發(fā)到量產，要兩年多時間才能出來，除了過欠電壓保護等功能外，逆變器還有很多鮮為人知的黑科技，如漏電流控制、熱設計、電磁兼容、諧波抑制、效率控制等等，需要投入大量的人力和物力去研發(fā)和測試。

本文主要介紹逆變器的電磁兼容設計技術
1、什么是電磁兼容
電磁兼容性（EMC）是指設備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運行并不對其環(huán)境中的任何設備產生無法忍受的電磁干擾的能力。因此，EMC包括兩個方面的要求：一方面是指設備在正常運行過程中對所在環(huán)境產生的電磁干擾不能超過一定的限值；另一方面是指器具對所在環(huán)境中存在的電磁干擾具有一定程度的抗擾度，即電磁敏感性。

2、逆變器為什么要進行電磁兼容設計

光伏系統(tǒng)是由光伏組件、支架、直流電纜、逆變器、交流電纜、配電柜、變壓器等組成，其中支架不帶電，自然不會產生電磁干擾。光伏組件和直流電纜，里面是直流電流，方向沒有變化，只能產生電場，不能產生磁場。輸出變壓器雖然是交流電，但頻率很低，只有50Hz，產生的磁場很低。

 

光伏逆變器作為一個電力電子設備，開關頻率較高，組串式逆變器通常達20K左右，電流也比較大，如果不采取措施，就會有很大的電磁干擾，會產生運行不穩(wěn)定，逆變器周邊的某個儀器或者設備會出現(xiàn)不能正常工作的現(xiàn)象。

 

判斷光伏逆變器的電磁兼容做得好不好，主要看三個方面，一是不能對外界的設備造成干擾，二是外界的干擾不能影響逆變器的運行，三是不能自己干擾自己，后兩者是逆變器的可靠性體現(xiàn)。如果電磁干擾做得不好，輕則運行不穩(wěn)或者重啟，重則停機甚至炸機。

逆變器電磁兼容型式試驗
3、逆變器如何消除電磁干擾傳輸途徑

系統(tǒng)要發(fā)生電磁兼容性問題，必須存在三個因素，即電磁騷擾源、耦合途徑、敏感設備。在遇到電磁兼容問題時，要從這三個因素入手，對癥下藥，消除其中某一個因素，就能解決電磁兼容問題。逆變器的磁騷擾源是高頻變化的功率開關電路，這是沒有辦法消除的；敏感設備是外部的，不受逆變器控制；所以最關鍵是切斷耦合途徑。電磁干擾傳輸途徑有傳導和輻射兩種方式，所用方法有屏蔽（隔離）、濾波和接地3種方法。

（1）屏蔽（隔離）

主要運用各種導電材料，制造成各種殼體并與大地連接，以切斷通過空間的靜電耦合、感應耦合或交變電磁場耦合形成的電磁噪聲傳播途徑，屏蔽能夠有效的抑制通過空間傳播的電磁干擾。采用屏蔽的目的有兩個，一個是限制內部的輻射電磁能量外泄出控制區(qū)域，另一個就是防止外來的輻射電磁能量入內部控制區(qū)，逆變器采用鋁或者鐵等導體全金屬封裝，達到屏蔽的效果。

 

為了減少導線上的輻射干擾，通常會在大電流導線和輸入輸出導線，如濾波電感的連接線上加磁環(huán)，防止干擾信號向外傳輸。

 

隔離主要運用繼電器、隔離變壓器或光電隔離器等器件來切斷電磁噪聲以傳導形式的傳播途徑，其特點是將兩部分電路的地線系統(tǒng)分隔開來，切斷通過阻抗進行耦合的可能。

（2）濾波
在逆變器的輸入接口和輸出接口，均設計有EIM濾波器，其目的是控制EMI傳導干擾，只允許直流和工頻的理想低通電流通過，它同時又是一種雙向濾波器，既可以避免逆變器向外部發(fā)出噪聲干擾，同時又可以抑制外部干擾引入系統(tǒng)，濾波器包括X電容、Y電容、共模電感。共模電感是在同一個磁環(huán)上，由繞向相反、匝數(shù)相同的兩個繞組組成，使流經過繞組時產生的磁場同相疊加，對干擾電流呈現(xiàn)較大的感抗，以此來抑制共模干擾，共模電容將共模電流不經過電網直接引入大地。
（3）接地
不論采用何種方法抑制EMI干擾，最終都要通過接地把靜電泄放，因此逆變器的接地非常重要。接地包括接地、信號接地等。接地體的設計、地線的布置、接地線在各種不同頻率下的阻抗等不僅涉及產品或系統(tǒng)的電氣安全，而且關聯(lián)著電磁兼容和其測量技術。
4、逆變器消除自身內部的電磁干擾
逆變器內部要注意兩方面的電磁干擾問題，一是PCB板的電磁兼容性，二是主回路的電磁兼容性。PCB板常用的電磁兼容性設計的方法有：選擇合理的導線寬度，導線盡可能短，采用正確的布線策略，最好采用井字形網狀布線結構，一面橫向，另一面縱向，交叉孔用金屬化孔相連，配置去耦電容。弱電方面，檢測電路控制電路采用RC濾波設計。強電方面，主回路方法有：采用合適的緩沖電路或者軟開關電路，利用疊層母排技術減少分布式電容；軟件方面可以采用數(shù)字濾波技術。

PCB板電磁兼容設計
5、逆變器的電磁兼容標準

按照GB4824-2004，考慮如下兩種電磁環(huán)境：

---環(huán)境A:與非低壓共用電網或工業(yè)電網的場所/裝置有關，含高騷擾源。

---環(huán)境B:與低壓公用電網，諸如家用、商用和輕工業(yè)場所/裝置有關，不包含高騷擾源。

（1）傳導發(fā)射

非家用或不直接連接到住宅的低壓供電網設施中使用的逆變器應滿足GB4824-2004中的1組A類限值，見表13。

 

家用或直接連接到住宅的低壓供電網設施中使用的逆變器應滿足GB4824-2004中的1組B類限值，見表14。

（2）輻射發(fā)射

家用或直接連接到住宅的低壓供電網設施中使用的逆變器應滿足GB4824-2004中的1組B類限值，見表15。

 

非家用或不直接連接到住宅的低壓供電網設施中使用的逆變器應滿足GB4824-2004中的1組A類限值，見表15

目前工業(yè)用光伏逆變器（集中式和大型組串式）滿足A類環(huán)境使用要求。戶用型的光伏逆變器（即組串式光伏逆變器）都是滿足B類環(huán)境使用標準的。所以只要是選擇了正規(guī)廠家已取得相關認證的逆變器，就不用擔心逆變器電磁輻射問題。