方阵绝缘阻抗及方阵残余电流检测试验测试方法-光伏并网逆变器
1. 认证技术规范
北京鉴衡认证中心已于2011年8月22日发布了新版的并网光伏逆变器认证技术规范：CNCA/CTS0004-2009A《并网光伏发电专用逆变器认证技术条件》，并将于2012年3月1日起实施。新版规范是旧版规范CNCA/CTS0004-2009《400V 以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法》的修订版本，新版规范新增了很多测试项目，对产品的技术要求较旧版有了显著的提高，这也意味着光伏逆变器的研发单位和制造企业必须对自己的产品进行更加严格的测试，才能确保获得CQC金太阳认证的证书。
新版本增加的测试项目主要包括：
总逆变效率(包括转换效率，逆变效率曲线，静态最大功率点跟踪效率，动态最大功率点跟踪效率)
电网频率响应
交流测短路保护
防反放电保护
直流过压保护
方阵绝缘阻抗检测
方阵残余电流检测
温升
低电压穿越 (适用中高压并网逆变器）
有功功率控制 (适用中高压并网逆变器）
电压无功调节 (适用中高压并网逆变器）
2. 测试解决方案
新版测试规范的发布无疑对测试仪器和设备的性能也提出了更高的要求。在并网光伏逆变器的性能测试领域，我们提供业界最全面、性能最优的解决方案。目前我们的方案已经广泛应用于高校、科研单位、研发和制造企业以及检测和认证机构。
2.1 性能指标试验平台框图
2.2 测试仪器详细介绍
2.2.1可编程直流电源（太阳能电池阵列仿真电源）
用途：模拟太阳能电池阵列的输出特性
推荐产品：PVS1000
产品特点：
电压输出范围:0~600V,0~1000V
主/从并联单机柜输出功率可达150kW
太阳能电池阵列I-V曲线仿真功能
可模拟不同类型太阳能电池阵列输出特性(FillFactor) 可仿真不同温度及照度下的I-V曲线
可仿真遮罩太阳能电池阵列I-V曲线
具有100条I-V曲线自动编程控制
可测试Static&DynamicMPPT效率
可模拟各地区长时间(天/月/年)I-V曲线
具有非常小的LeakageCurrent(<3mA)
精准的电压及电流量测
具有图形化操作软件Softpanel
2.2.2可编程交流电源用途：模拟电网
推荐产品：pvs7000
2.2.3功率分析仪
用途：电参数量测
推荐产品：66202
产品特点：
使用高速DSP技术，16位ADC
最小10mA电流檔位及0.1mW的功率分辨率
量测参数：V,Vpk,I,Ipk,Is,W,VA,VAR,PF,CF_I,F,THD_V,THD_I,Energy 符合ENERGYSTAR/IEC62301/EUPecodesign的量测需求
双Shunt设计，提供大范围高精准的电流量测
可量测THD及指定阶数的失真度
可量测浪涌电流InrushCurrent及能量Energy
电压/电流谐波量测至50阶
可显示输入电压的DC成份之量测值
IEC610002测试
2.2.4数字示波器
用途：时间参数量测与波形撷取
推荐产品：TektronixDPO4054B
产品特点：
500MHz带宽，4通道
所有通道上高达5GS/s的采样率
所有通道上20M点的记录长度
>50,000wfm/s的最大波形捕获速率
2.2.5防孤岛检测负载
用途：检测光伏逆变器的防孤岛效应保护功能
推荐产品：PV-RLC
产品特点
■感性，容性，阻性负载功率可任意组合，阻性0.001kW～最大功率可调,感性0.001kW～最大功率可调，容性0.001kW～最大功率可调。满足三相电压不平衡条件下精确调节交流谐振点。■可根据性能参数检测要求，可以通过操作面板，任意组合、设定放电功率。■模拟交流用电设备谐振发生，有效精确检测并网逆变器防孤岛效应保护功能。■检测各种逆变器的工作效率、满负载运行最大输出功率及带载能力。■模拟各类复杂工作环境，检测逆变器在各种环境下的综合工作性能状况。■可通过采集数据(需配数据采集卡),自动寻找谐振点。■对于3φ4W,380V50HZ和3φ4W,480V60HZ两种不同输出规格的逆变器，均能精确容易调试谐振点发生，满足防孤岛测试，此乃属于中国首创。谐振测试：设置感性功耗=容性功耗，谐振时理论上感性容性无功功率相互抵消，无功功率=0。■阻性负载、感性负载及容性负载的最小分辨率为1W，可精确模拟交流谐振发生及满足逆变器调试检测需要。■可以将测量数据上传到PC机上并实现对检测过程数据的过程过程记录存储功能。■具有面板操作或远程控制两种操作方式。■具有过温保护功能。■采用新型电阻元件，功率密度高，无红热现象，整机由阻性负载、感性负载和容性负载三部分组成。■应用于并网逆变器出厂检验、生产调试、科研开发、实验室电气特性试验、权威机构鉴定检测等领域。■应用于使用单位对并网逆变器的产品验收及日常维护检测，全面科学检测各种逆变器供电能力，并精确提供检测报告。■采用800×480像素LCD彩屏显示。
系统示意图主要有阻性负载，感性负载，容性负载三部分组成。
2.3 自动测试系统（可供选择）
2.2中推荐的测试仪器，加上一些专用的控制单元，工业电脑以及安装在电脑上的并网光伏逆变器专用测试软件，便组成了一套并网光伏逆变器的自动测试
系统。
研旭光伏并网逆变器 YXSG-2.5KSL , YXSG-3KSL , YXSG-5KSL 安装使用手册 目录 1、安全说 明 (3) 2、产品描 述 (5) 2.1光伏并网系 统 .................................................................................................................... 6 2.2电路结构 ............................................................................................................................ 7 2.3特点 . .. (7)
2.4逆变器外观描 述 (8) 3、安 装 .......................................................................................................................................... 10 3.1 安装须 知 ......................................................................................................................... 10 3.2 安装流程说明 .. (11) 3.3安装准备 .......................................................................................................................... 12 3.4 选择合适的安装场 地 ..................................................................................................... 12 3.5 安装逆变 器 (14) 3.6 电气连 接 (14) 4、 LCD 操作说 明 . ......................................................................................................................... 21 4.1 按键功能说明 .. (21) 4.2 界面介 绍 (22) 5、故障排 除 (27) 5.1 初始化失败 ..................................................................................................................... 27 5.2 LCD 显示故 障 (27)
3000W光伏并网逆变器软件总体技术方案
一、DSP控制方案 1、采用双DSP控制方案： 控制板的核心控制芯片采用美国TI公司的280X系列DSP 芯片TMS320F2808PZS(温度范围为-40°C~+125°C)。 2、主DSP控制板实现的主要功能如下： 主控DSP实现功能：前级BOOST、后级逆变控制、MPPT算法、锁相、模拟量采样、定时器管理、散热管理、输入输出逻辑管理、交直流量的计算、故障管理、IO口管理、I2C管理、开关机管理、485通讯管理、232通讯管理、LCD显示管理、绝缘阻抗检测及相关保护等功能。 (1)模拟量检测： 完成输出滤波电感电流IL、电网电压V_grid、Boost母线电压Vbus、电池电压Vpv、电池电流Ipv、散热器温度V_temp、绝缘阻抗检测V_R、漏电流检测I_leak、逆变器输出电压Vout_inv、1.5V参考电压、2.048V参考电压等11路模拟量的检测。 (2)数字控制： 完成MPPT、BOOST、全桥逆变电路的PWM控制、锁相功能。 (3)IO控制与检测： 完成输出继电器等的控制、绝缘阻抗继电器控制、正常灯与故障灯的控制、LCD显示功能控制、RS485的接收/发送控制功能。 (4)保护功能（待定）： 完成母线过欠压、散热器过热，输出过流，电网过欠压、电网过欠频、LN短路、漏电流过大、绝缘阻抗过小、PV过压、PV过流、输入过功率、E2PROM读写错误、绝缘阻抗检测继电器故障、输出继电器故障、直流分量过大、一致性故障、SCI232通讯故障、DC传感器故障、CFCI故障、未连接电网故障、孤岛检测。； (5)LCD显示及驱动控制： IO口驱动 (6)EEPROM读写（存储数据待定）： 完成ADC通道校正系数读写、系统配置信息读写、事件记录信息读写功能，I2C通讯。 (7)RS485通讯： 模块与后台通讯。 (8)RS232通讯： DSP之间通讯 3、从DSP控制板实现的主要功能如下： 两路RS232通讯管理、相关保护功能 二、控制板硬件方案 a)电源方案 由辅助电源板（输入为PV电压）给控制板提供正负12V电压。在控制板上将+12V再转换为以下各种电源： 3.3V（开关稳压，L5973）； 2.048V（专用芯片稳压，REF3020AIDBZ）； 1.8V（LM1117线性稳压）。 注：通讯电路的5V电源经12V由7805芯片完成。
光伏并网逆变器控制与仿真设计 为了达到提高光伏逆变器的容量和性能目的，采用并联型注入变换技术。根据逆变器结构以及光伏发电阵电流源输出的特点，选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，并在仿真软件PSCAD中搭建光伏电池和逆变器模型，最后通过仿真与实验验证了理论的正确性和控制策略的可行性。 ?近年来，应用于可再生能源的并网变换技术在电力电子技术领域形成研究热点。并网变换器在太阳能光伏、风力发电等可再生能源分布式能源系统中具有广阔发展前景。太阳能、风能发电的重要应用模式是并网发电，并网逆变技术是太阳能光伏并网发电的关键技术。在光伏并网发电系统中所用到的逆变器主要基于以下技术特点：具有宽的直流输入范围；具有最大功率跟踪（MPPT）功能；并网逆变器输出电流的相位、频率与电网电压同步，波形畸变小，满足电网质量要求；具有孤岛检测保护功能；逆变效率高达92％以上，可并机运行。逆变器的主电路拓扑直接决定其整体性能。因此，开发出简洁、高效、高性价比的电路拓扑至关重要。 ?1 逆变器原理 ?该设计为大型光伏并网发电系统，据文献所述，一般选用工频隔离型光伏并网逆变器结构，如图1所示。光伏阵列输出的直流电由逆变器逆变为交流电，经过变压器升压和隔离后并入电网。光伏并网发电系统的核心是逆变器，而电力电子器件是逆变器的基础，虽然电力电子器件的工艺水平已经得到很大的发展，但是要生产能够满足尽量高频、高压和低EMI的大功率逆变器时仍有很大困难。所以对大容量逆变器拓扑进行研究是一种具有代表性的解决方案。作为太阳能光伏阵列和交流电网系统之间的能量变换器，其安全性，可靠性，逆变效率，制造成本等因素对于光伏逆变器的发展有着举足轻
随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，必须完成从补充能源向替代能源的过渡。光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。 在光伏并网系统中，并网是核心部分。目前并网型系统的研究主要集中于DC-DC和DC-AC 两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。其中DC-AC是系统的关键设计。 太阳能光伏并网系统结构图如图1所示。本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器。前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。 图1 光伏并网系统结构图 逆变器的设计 太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将发出的直流电逆变成单相交流电，并送入电网。同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原理图。
图2 逆变器原理框图 控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路。其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。 在实现同频的条件下可用矢量进行计算，从图3可以看出逆变器输出端存在如图3a所示的矢量关系，对于光伏并网逆变器的输入端有下列基本矢量关系式： Vac=Vs+jωL·IN+RS·IN (1) 式中Vac—电网基波电压幅值，Vs—逆变器输出端基波幅值。 图1 光伏并网系统结构图 图3 控制矢量图 在网压Vac(t)为一定的情况下，IN(t)幅值和相位仅由光伏并网逆变器输出端的脉冲电压中的基波分量Vs(t)的幅值，及其与网压Vac(t)的相位差来决定。改变Vs(t)的幅值和相位就可以控制输入电流IN(t)和Vac(t)同相位。PWM整流器输入侧存在一个矢量三角形关系，在实际系统中RS 值的影响一般比较小，通常可以忽略不计得到如图3b所示的简化矢量三角形关系，即下式： (2) 在一个开关周期内对上式进行周期平均并假设输入电流能在一个开关周期内跟踪电流指令即可推导出下式： (3)式中K= L/TC，TC为载波周期。 从该模型即可以得到本系统所采用的图4所示的控制框图。此方法称为基于改进周期平均模型的固定频率电流追踪法。
深圳市晶福源电子技术有限公司 并网逆变器电性能测试规范 （此文档只适用于金太阳标准） 拟制：彭庆飞/丁川日期：2012.11.19 审核：石绍辉日期：2012.12.01 复审：石绍辉日期：2012.12.07 批准：石绍辉日期：2012.12.07 文件编号：20111219 生效日期：2013.1.1版本号：VA.1
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目录 1目的 (6) 2适用范围 (6) 3定义 (6) 4引用/参考标准 (6) 5测试基本原则及判定准则 (6) 5.1测试基本原则 (6) 5.2 测试问题分类的基本原则和标准 (6) 5.4 质量判定准则 (6) 6测试仪器、测试工具、测试环境 (7) 6.1 测试仪器 (7) 6.2 测试工具 (7) 6.3 测试环境 (7) 7测试项目、测试说明、测试方法、判定标准 (7) 7.1基本性能测试 (7) 7.1.1 直流输入电压范围和过欠压测试 (7) 7.1.2 电网电压响应测试 (8) 7.1.3 电网频率响应测试 (9) 7.1.4 并网电流直流分量 (10) 7.1.5 并网电压的不平衡度测试 (10) 7.1.6 功率因数测试 (10) 7.1.7 效率测试 (11) 7.1.8 最大功率点跟踪（MPPT）测试 (11) 7.1.9 并网电流谐波测试 (13) 7.1.10 噪声测试 (13) 7.1.11 检测和显示精度测试 (14) 7.1.12 母线软启动及浪涌电流测试 (15) 7.1.13 自动开关机测试 (15) 7.1.14 逆变软启动测试 (16) 7.1.16 PV输入限流测试 (16) 7.1.18 输出隔离变压测试 (16) 7.1.19 恢复并网保护测试 (17) 7.1.20 输出过流保护测试 (17) 7.1.21 防反放电保护测试 (18) 7.1.22 极性反接保护测试 (18) 7.1.23 输入过载保护测试 (19) 7.1.24 孤岛保护测试 (19) 7.1.25 逆向功率保护测试 (21) 7.1.26 EPO紧急关机测试 (22) 7.1.29 EPO关机驱动电压测试 (22) 7.1.30 电容放电时间测试 (23) 7.1.31 死区时间测试 (23) 7.1.33 母线电容纹波电流测试 (23) 7.1.34 逆变滤波电容纹波电流测试 (24) 7.1.35 逆变电感纹波电流测试 (24) 7.2 故障模拟测试 (24) 7.2.1 母线软启动失败测试 (24) 7.2.3 输出变压器和电抗器过温模拟测试 (25) 7.2.5 逆变晶闸管/接触器开路故障模拟测试 (25) 7.2.7 风扇故障模拟测试 (26) 7.2.8 输出相序接反保护测试 (26)
第一章绪论 1.1 光伏发电背景与意义 作为一种重要的可再生能源发电技术，近年来，太阳能光伏(Photovoltaie，PV)发电取得了巨大的发展，光伏并网发电已经成为人类利用太阳能的主要方式之一。目前，我国已成为世界最大的太阳能电池和光伏组件生产国，年产量已达到100万千瓦。但我国光伏市场发展依然缓慢，截至2007年底，光伏系统累计安装100MWp，约占世界累计安装量的1％，产业和市场之间发展极不平衡。为了推动我国光伏市场的发展，国家出台了一系列的政策法规，如《中华人民共和国可再生能源法》、《可再生能源中长期发展规划》、《可再生能源十一五发展规划》等。这些政策和法规明确了太阳能发电发展的重点目标领域。《可再生能源中长期发展规划》还明确规定了大型电力公司和电网公司必须投资可再生能源，到2020年，大电网覆盖地区非水电可再生能源发电在电网总发电量中的比例要达到3％以上。对于这一目标的实现，光伏发电无疑会起到非常关键的作用。 当下，我国地方和企业正积极共建兆瓦级以上光伏并网电站，全国已建和在建的兆瓦级并网光伏电站共11个（2008年5月前估计），典型的如甘肃敦煌10MW 并网光伏特许权示范项目，青海柴达木盆地的1000MW大型荒漠太阳能并网电站示范工程，云南石林166MW并网光伏实验示范电站。可以预见，在接下来的几年里，光伏并网发电市场将会为我国摆脱目前的金融危机提供强大的动力，光伏产业依然会持续以往的高增长率，光伏市场的前景仍然令人期待。光伏并网发电系统是利用电力电子设备和装置，将太阳电池发出的直流电转变为与电网电压同频、同相的交流电，从而既向负载供电，又向电网馈电的有源逆变系统。按照系统功能的不同，光伏并网发电系统可分为两类：一种是带有蓄电池的可调度式光伏并网发电系统；一种是不带蓄电池的不可调度式光伏并网发电系统。典型的不可调度式光伏并网发电系统如图1-1所示。
华为光伏逆变器常见故障及处理 1、绝缘阻抗低：使用排除法。把逆变器输入侧的组串全部拔下，然后逐一接上，利用逆变器开机检测绝缘阻抗的功能，检测问题组串，找到问题组串后重点检查直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架，另外还可以检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。 2、母线电压低：如果出现在早/晚时段，则为正常问题，因为逆变器在尝试极限发电条件。如果出现在正常白天，检测方法依然为排除法，检测方法与1项相同。 3、漏电流故障：这类问题根本原因就是安装质量问题，选择错误的安装地点与低质量的设备引起。故障点有很多：低质量的直流接头，低质量的组件，组件安装高度不合格，并网设备质量低或进水漏电，一但出现类似问题，可以通过在洒粉找出**点并做好绝缘工作解决问题，如果是材料本省问题则只能更换材料。 4、直流过压保护：随着组件追求高效率工艺改进，功率等级不断更新上升，同时组件开路电压与工作电压也在上涨，设计阶段必须考虑温度系数问题，避免低温情况出现过压导致设备硬损坏。 5、逆变器开机无响应：请确保直流输入线路没有接反，一般直流接头有防呆效果，但是压线端子没有防呆效果，仔细阅读逆变器说明书确保正负极后再压接是很重要的。逆变器内置反接短路保护，在恢复正常接线后正常启动。 6、电网故障： 电网过压：前期勘察电网重载（用电量大工作时间）/轻载(用电量少休息时间)的工作就在这里体现出来，提前勘察并网点电压的健康情况，与逆变器厂商沟通电网情况做技术结合能保证项目设计在合理范围内，切勿“想当然”，特别是农村电网，逆变器对并网电压，并网波形，并网距离都是有严格要求的。出现电网过压问题多数原因在于原电网轻载电压超过或接近安规保护值，如果并网线路过长或压接不好导致线路阻抗/感抗过大，电站是无法正常稳定运行的。解决办法是找供电局协调电压或者正确选择并网并严抓电站建设质量。 电网欠压：该问题与电网过压的处理方法一致，但是如果出现独立的一相电压过低，除了原电网负载分配不完全之外，该相电网掉电或断路也会导致该问题，出现虚电压。 电网过/欠频：如果正常电网出现这类问题，证明电网健康非常堪忧。 电网没电压：检查并网线路即可。 电网缺相：检查缺相电路，即无电压线路。 三相不平衡，并网线路外加特殊设备导致并网异常震荡，超长距离并网，电网削顶过压相移。 7、最后一点——监控搭接：正确阅读各设备说明书机型线路压接，设备连接，并设置好设备的通讯地址，时间，是保证通讯稳定有效的保证！ 8、发电量保证：有空擦擦板子，发电量“凸”一下就起来了。
一文看懂光伏逆变器工作原理！ 工作原理及特点 工作原理： 逆变装置的核心，是逆变开关电路，简称为逆变电路。该电路通过电力电子开关的导通与关断，来完成逆变的功能。 特点： (1)要求具有较高的效率。 由于目前太阳能电池的价格偏高，为了最大限度的利用太阳能电池，提高系统效率，必须设法提高逆变器的效率。 (2)要求具有较高的可靠性。 目前光伏电站系统主要用于边远地区，许多电站无人值守和维护，这就要求逆变器有合理的电路结构，严格的元器件筛选，并要求逆变器具备各种保护功能，如：输入直流极性接反保护、交流输出短路保护、过热、过载保护等。 (3)要求输入电压有较宽的适应范围。 由于太阳能电池的端电压随负载和日照强度变化而变化。特别是当蓄电池老化时其端电压的变化范围很大，如12V的蓄电池，其端电压可能在 10V~16V之间变化，这就要求逆变器在较大的直流输入电压范围内保证正常工作。 光伏逆变器分类 有关逆变器分类的方法很多，例如：根据逆变器输出交流电压的相数，可分为单相逆变器和三相逆变器;根据逆变器使用的半导体器件类型不同，又可分为晶体管逆变器、晶闸管逆变器及可关断晶闸管逆变器等。根据逆变器线路原
理的不同，还可分为自激振荡型逆变器、阶梯波叠加型逆变器和脉宽调制型逆变器等。根据应用在并网系统还是离网系统中又可以分为并网逆变器和离网逆变器。为了便于光电用户选用逆变器，这里仅以逆变器适用场合的不同进行分类。 1、集中型逆变器 集中逆变技术是若干个并行的光伏组串被连到同一台集中逆变器的直流输入端，一般功率大的使用三相的IGBT功率模块，功率较小的使用场效应晶体管，同时使用DSP转换控制器来改善所产出电能的质量，使它非常接近于正弦波电流，一般用于大型光伏发电站(>10kW)的系统中。最大特点是系统的功率高，成本低，但由于不同光伏组串的输出电压、电流往往不完全匹配(特别是光伏组串因多云、树荫、污渍等原因被部分遮挡时)，采用集中逆变的方式会导致逆变过程的效率降低和电户能的下降。同时整个光伏系统的发电可靠性受某一光伏单元组工作状态不良的影响。最新的研究方向是运用空间矢量的调制控制以及开发新的逆变器的拓扑连接，以获得部分负载情况下的高效率。 2、组串型逆变器 组串逆变器是基于模块化概念基础上的，每个光伏组串(1-5kw)通过一个逆变器，在直流端具有最大功率峰值跟踪，在交流端并联并网，已成为现在国际市场上最流行的逆变器。 许多大型光伏电厂使用组串逆变器。优点是不受组串间模块差异和遮影的影响，同时减少了光伏组件最佳工作点与逆变器不匹配的情况，从而增加了发电量。技术上的这些优势不仅降低了系统成本，也增加了系统的可靠性。同时，在组串间引人"主-从"的概念，使得系统在单串电能不能使单个逆变器工作的情况下，将几组光伏组串联系在一起，让其中一个或几个工作，从而产出更多的电能。 最新的概念为几个逆变器相互组成一个"团队"来代替"主-从"的概念，使得系统的可靠性又进了一步。目前，无变压器式组串逆变器已占了主导地位。
非隔离式光伏并网逆变器漏电流抑制策略 的仿真研究 高文祥1 王明渝1 王立健1 邓湘鄂1 李翀 2 （1.重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室 重庆 400030 2.河北省电力研究院电力计量所 石家庄 050021） 摘要光伏并网系统通常包含隔离变压器，以保障人身安全和抑制光伏系统和地之间的漏电流。但隔离变压器的引入，也增加了系统的损耗、体积以及成本。如果去掉隔离变压器，系统的效率会得到提高，但同时由于光伏阵列和地之间的电容，也会产生很大的漏电流。为了抑制漏电流，本文分析了漏电流产生的共模模型，并研究了基于三相四臂制的抑制策略。其中，前三桥臂采取传统的控制方法，第四桥臂独立控制。仿真结果表明该控制策略可以很好的抑制漏电流。 关键词：隔离变压器 漏电流 共模模型 三相四桥臂 中图分类号： Simulative Research on the Strategy of Restraining the Leakage Current of Non-isolated Photovoltaic Inverter Gao Wenxiang1Wang Ming-yu1 Wang li-jian1 Deng Xiang-e1 Li Chong2 (1. State Key Laboratory of Power Transmission Equipment & System Security and New Technology Chongqing 400030 China 2. Power Measurement of the Hebei Electric Power Research Institute Shi Jiazhuang 050021 China) Abstract Grid connected PV systems usually include an isolated transformer. The transformer provides personal protection and avoids leakage currents between PV systems and the ground. However, it increases the loss, size and cost. If no transformer is used, there will be an increase of efficiency, and also great leakage current due to capacitance between the PV array and earth. To suppress the leakage current, a common-mode model is introduced, and a strategy based on three-phase four-leg are studyed in this paper. The first three legs is controlled with the traditional methods and the fourth leg is controlled independently. The simulation results show that the strategy can restrain the leakage current well. Key words: isolated transformer, leakage current, common-mode model, three-phase four-leg 随着不可再生资源的枯竭，光伏产业的发展受到世界各国的大力支持。中国的光伏产业发展十分迅速，并计划在2020年实现装机容量达到20GW。为了节省发电成本，光伏系统效率的提高显得越来越为重要。基于太阳能阵列的能量转换效率相对低（约在15%左右）的事实，所以，就以最小的太阳能面板获得最多的输出功率来说，高效逆变器结构具有非常重要的意义。在功
并网逆变器的电流控制方法敬德，1140319060；凯，1140319070；指导老师：王志新（交通大学电气工程系，，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球围包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让
并网逆变器的电流控制方法陈敬德，1140319060；杨凯，1140319070；指导老师：王志新（上海交通大学电气工程系，上海，200240） 摘要：并网逆变器是光伏发电系统的一个核心部件，其控制技术一直是研究的热点。其使用的功率器件属于电力电子设备，它们固有特性会对系统产生不利的影响，为了防止逆变器中的功率开关器件处于直通状态，通常要在控制开关管的驱动信号中加入死区，这给逆变器输出电压带来了谐波，对电网的电能产生污染。本文对传统的控制方法重复控制、传统的PI控制、dq轴旋转坐标控制、比例谐振控制进行了总结分析，并比较了它们的优缺点。 关键词：并网逆变器，重复控制，传统的PI控制，dq轴旋转坐标控制，比例谐振控制 0引言 随着现代工业的迅速发展，近年来全球范围内包括煤、石油、天然气等能源日益紧缺，全球将再一次面临能源危机，同时，这些燃料能源的应用对我们所生活的周围环境产生了严重的影响。环境问题受到了人们的广泛关注，为了解决能源紧缺以及环境污染问题，寻找可再生能源是解决这一问题的有效方式。太阳能因其清洁，无污染的优势受到了人们的青睐，太阳能光伏发电是目前充分利用太阳能资源的主要方式之一。太阳能发电主要有单独运行和并网运行两种模式，其中并网运行发展速度越来越快，应用的规模也愈来愈大[1]。逆变器是光伏发电系统中的关键部件，逆变器的工作原理是通过IGBT、GTO、GTR等功率开关管的导通和关断，把直流蓄电池电能、太阳能电池能量等变换为电能质量较高的交流电能，可以把它看成是一种电能转换设备。功率开关管的开关频率一般都比较高，因此利用它们进行电能转换的效率也比较高，但有一个很大的缺点是由它们组成的逆变系统的输出电能却不理想，其输出的波形中包含了很多对电能质量产生不利的方波，而很多场合都要求其输出的是一定幅值和频率的正弦波，所以要寻找更好的控制策略来提高逆变器的电能质量，让其输出各项性能指标都满足要求的波形。目前所用的逆变器可以分为以下两类：一类是恒压恒频逆变器，这类逆变器在各种电源持续供电的领域应用广泛，它能够输出电压幅值和频率都是特定值的交流正弦波，简称CVCF 逆变器。第二类是变压变频逆变器，这种逆变器主要用在电动机的调速系统中，它能够输出特定的幅值电压和频率，简称VVVF 逆变器[2]。 本文将对并网逆变器的几种常见控制方法进行总结，如传统的PI控制、基于dq 旋转坐标系的控制、重复控制及比例谐振控制。给出了框图和数学模型，并指出了它们各自的优缺点。 1重复控制 1.1重复控制思想 重复控制是基于内模原理的一种控制方法。所谓内模原理，即在一个闭环调节系统中，在其反馈回路中设置一个内部模型，使该内部模型能够很好的描述系统的外部特性，通过该模型的作用可使系统获得理想的指令跟踪特性，具有很强的抗干扰能力
第5章单相并网逆变器 后级的DC- AC部分，采用单相全桥逆变电路，将前级 DC- DC输出的400V 直流电转换成220V/50Hz 正弦交流电，完成逆变向电网输送功率。光伏并网逆变器实现并网运行必须满足要求：输出电压与电网电压同频同相同幅值，输出电流与电网电压同频同相（单位功率因数），而且其输出还应满足电网的电能质量要求，这些都依赖于逆变器的有效并网控制策略。 光伏并网逆变器拓扑结构 按逆变器主电路的拓扑结构分类，主要有推挽逆变器、半桥逆变器和全桥逆变器。 5.1.1推挽式逆变电路 推挽式逆变电路由两只共负极的功率开关元件和一个原边带有中心抽头的升压变压器组成。它结构简单，两个功率管可共同驱动，两个开关元件的驱动电路具有公共地，这将简化驱动电路的设计。 U 图5-1 推挽式逆变器电路拓扑 推挽式电路的主要缺点是很难防止输出变压器的直流饱和，另外和单电压极性切换的全桥逆变电路相比，它对开关器件的耐压值也高出一倍。因此适合应用于直流母线电压较低的场合。此外，变压器的利用率较低，驱动感性负载困难。推挽式逆变器拓扑结构如图5-1 所示。 5.1.2半桥式逆变电路 } 半桥式逆变电路使用的功率开关器件较少，电路结构较为简单，但主电路的交流输出电压幅值仅为输入电压的一半，所以在同等容量条件下，其功率开关的额定电流要大于全桥逆变电路中功率元件额定电流，数值为全桥电路的2 倍。由于分压电容的作用，该电路具有较强的抗电压输出不平衡能力，同时由于半桥
式逆变电路控制较为简单，且使用元件少、成本低，因此在小功率等级的逆变电源中常被采用。其主要缺点是直流侧电压利用率低，在同样的开关频率下电网电流的谐波较大。 图5-2 半桥式逆变器电路拓扑 5.1.3全桥式逆变电路 全桥逆变电路可以认为是由2 个半桥逆变电路组成的，在单相电压型逆变电路中是应用最多的电路，主要用于大容量场合。在相同的直流输入电压下，全桥逆变电路的最大输出电压是半桥式逆变电路的2 倍。这意味着输出功率相同时，全桥逆变器的输出电流和通过开关元件的电流均为半桥式逆变电路的一半。 本文采用的是单相全桥式逆变器，其拓扑结构如图5-3 所示，它结构简单且易于控制，在大功率场合中广为应用，可以减少所需并联的元件数。其不足是要求较高的直流侧电压值。 图5-3 单相全桥逆变器电路拓扑 光伏并网逆变器的控制 光伏并网逆变器按控制方式分类，可分为电压源电压控制、电压源电流控制、电流源电压控制和电流源电流控制四种方法。以电流源为输入的逆变器，其直流侧需要串联大电感提供稳定的直流电流输入，但由于此大电感往往会导致系统动态响应差，因此当前大部分并网逆变器均采用以电压源输入为主的方式，即电压型逆变器。采用电压型逆变主电路，可以实现有源滤波和无功补偿的控制，在实际中已经得到了广泛的研究和应用，同时可以有效地进行光伏发电、提高供电质
100kW光伏并网逆变器 设计方案 目录 1. 百千瓦级光伏并网特点 (2) 2 光伏并网逆变器原理 (3) 3 光伏并网逆变器硬件设计 (3) 3.1主电路 (6) 3.2 主电路参数 (7) 3.2.1 变压器设计............................................................................. 错误!未定义书签。 3.2.3 电抗器设计 (7) 3.3 硬件框图 (10) 3.3.1 DSP控制单元 (11) 3.3.2 光纤驱动单元 (11) 3.3.2键盘及液晶显示单元 (13) 3 光伏并网逆变器软件 (13)
1. 百千瓦级光伏并网特点 2010年全球太阳能光伏发电系统装机容量将达到10000MWp（我国将达到400MWp），2010年以后还将呈进一步加速发展趋势。百千瓦级大型光伏发电并网用逆变控制功率调节设备，成本低，效率高，容量大，被国内外光伏界公认为是适合大功率光伏发电并网用的最具技术含量、最有发展前景的新一代主流产品，直接影响到未来光伏发电的走向。 百千瓦级大功率光伏并网逆变电源其应用对象主要为大型光伏并网电站，从原理上讲，其并网控制技术与中小功率光伏并网系统的控制技术基本相同，但由于装置容量较大，在技术指标的实现达标和功能设计方面却有较大区别。 在技术指标上，主要会影响： 1.并网电流畸变率 在系统的额定容量达到一定数量级时，一些存在的技术问题将会逐步暴露并影响到系统的性能指标，其最重要的一点就是并网电流波形畸变率的控制和电流滤波方式。该系统中的主变压器一般选择为三相Δ/Y型式，且容量较大，此时变压器的非线性和励磁电流对并网电流波形的影响不容忽视，否则会引起并网电流波形的明显畸变和三相电流不平衡。 2.电磁噪声 由于是三相桥式逆变结构，受IGBT功率模块的开关频率限制及考虑系统的效率指标，系统的电流脉动要远高于中小功率系统，对电流的滤波和噪声控制需要特别注意，此时对系统的滤波电路设计和并网电流PWM控制方式的研究至关重要。由于系统的dv/dt、di/dt和电流幅值较大，其EMI和EMC的指标实现可能存在技术难度，由于系统的噪声可能影响其电流、功率的检测和计算精度，在最大功率跟踪和孤岛效应识别等方面的影响还难以预计。 在技术指标上，主要考虑： 1)主电路工艺结构设计 2)散热工艺结构设计 3)驱动方式设计
光伏逆变器MPPT效率测试步骤方法 在现实生活中，由于阳光照射角度、云层、阴影等多种因素影响，光伏阵列接受到的阳光辐照度和相应温度在不同的条件下会有很大的差别，比如在早晨和中午，在晴朗和多云的天气下，特别是云层遮掩的影响，可能会造成短时间内辐照度的剧烈变化。因此对于光伏逆变器而言，其必须具备应对阳光辐照度持续变化的策略，始终维持、或者是在尽可能短的时间内恢复到一个较高的MPPT精度水平，以及较高的转化效率，才能在现实生活中实现良好的发电效果。 目前光伏逆变器行业中各大厂商对于静态MPPT追踪算法的处理基本都展现出了很高的水准，可以精确地维持在非常接近100%的水平，为后端直流转交流的过程提供了良好的基础。这一点也体现在各个型号的逆变器的总体效率参数上，标称值一般都很高。而在逆变器实际的工作环境中，日照、温度等外部条件是处于实时动态变化的过程中，逆变器在这样的条件下工作，其动态效能也就成为了衡量其实际性能的不可忽视的重要指标。 在实验室的测试环境下，光伏模拟器作为可以直接模拟各种类型、各种配置的光伏阵列的高效模拟器，已经被广泛地应用于逆变器的测试。但此前的测试更多地集中于模拟各种静态条件下（即在测试过程中维持给定的IV曲线不变化），或者是有限的低强度变化（如测试过程中会在给定的两条或数条IV曲线之间切换），较少涉及长时间、高强度的真实工作状况的模拟。笔者关注使用光伏模拟器来模拟光伏阵列随时间而发生动态变化的输出，探究此动态MPPT测试功能的实用性和其中需要注意的要点。 由于动态天气的组合方式几乎无穷无尽，因此首要的问题是光伏模拟器提供了哪些典型类型的天气文档，以及是否有足够的灵活度来供客户自行生成新的天气文档，是否提供足够高的时间分辨率来支持快速的辐照度变化。我们以光伏模拟与测试业内的知名品牌阿美特克ELGAR的光伏模拟器产品为例，其提供了晴天、多云、阴天等状况的典型天气情况实例（如下图1），另外支持直接在软件内制定或者通过外部数据处理软件（如EXCEL）生成自定义天气文档，时间分辨率为1秒。对于天气文档的时间长度则没有限制，可以支持长时间的测试，如一周甚至更长时间。
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6b1118927.html, 重复控制逆变器并网电流控制技术研究 作者：陈凯张杰 来源：《中国测试》2015年第03期 摘要：针对在逆变电源系统中因模型的不精确及系统负载的非线性、以及常规方法中基于完美对消思想设计的重复控制器无法满足逆变电源的控制需求且设计复杂等问题，提出一种新的重复控制器设计方法，利用数字滤波器代替重复控制补偿器，并将内模系数和补偿器等效为同一个低通滤波器。将改进后的重复控制器与PI控制相结合，形成复合式控制系统，进一步提高电流跟踪速度，减小电流谐波含量。并通过运行Matlah仿真模型和具体实验平台测试，验证该方法的可行性和良好性能。 关键词：比例积分控制；重复控制；总谐波失真（THD）；并网逆变器 文献标志码：A 文章编号：1674-5124（2015）03-0091-05 0 引言 并网逆变器是分布式并网发电系统的关键部分，它将直流电能变换成交流电能并传输到公共电网，供电网负载使用。为减小对电网的污染，分布式并网发电系统必须具有高功率因数和低并网电流谐波含量。根据IEEE的相关标准，对于太阳能光伏发电系统和风力发电系统，允许的最大电流谐波含量为5%。 应用最为广泛的并网控制算法是比例积分（PI）控制、谐振控制（PR）和重复控制。PI 控制具有简单、易离散、参数整定确定和鲁棒性强等特点，但是其难以精确跟踪时变的交流正弦信号，系统将存在稳态误差；PR控制具有良好的稳态性能，可以提高输出电流质量，但前提是每一个谐波频率都对应一个谐振控制器；重复控制是一种基于内模原理的控制方法。重复控制能够消除周期性误差信号和最小化电流谐波含量，已广泛用于逆变系统中。但是由于重复控制器中周期延时的存在，使得重复控制器不能立即输出，而是延迟到下一个周期才会输出，而对于当前周期的误差信号没有任何调节作用，因此系统动态性能较差。 本文首先分析光伏并网逆变器系统模型和重复控制理论，提出一种改进的重复控制器设计方法，并将改进后的方法用于与PI控制相结合的复合式控制系统。 1 并网电流控制系统建模 并网光伏发电系统一般由光伏电池板、并网逆变器和电网组成。单相并网逆变器的核心部分一般包括逆变电桥和LC滤波器。逆变电桥完成高频调制，实现直流变换为交流，再经LC 滤波器后得到并网电流。并网环节核心电路如图l（a）所示。
太阳能光伏并网逆变器的设计原理框图 随着生态环境的日益恶化，人们逐渐认识到必须走可持续发展的道路，太阳能必须完成从补充能源向替代能源的过渡。光伏并网是太阳能利用的发展趋势，光伏发电系统将主要用于调峰电站和屋顶光伏系统。 在光伏并网系统中，并网逆变器是核心部分。目前并网型系统的研究主要集中于DC-DC和DC-AC两级能量变换的结构。DC-DC变换环节调整光伏阵列的工作点使其跟踪最大功率点;DC-AC逆变环节主要使输出电流与电网电压同相位，同时获得单位功率因数。其中DC-AC是系统的关键设计。 太阳能光伏并网系统结构图如图1所示。本系统采用两级式设计，前级为升压斩波器，后级为全桥式逆变器。前级用于最大功率追踪，后级实现对并网电流的控制。控制都是由DSP芯片TMS320F2812协调完成。 图1 光伏并网系统结构图
逆变器的设计 太阳能并网逆变器是并网发电系统的核心部分，其主要功能是将太阳能电池板发出的直流电逆变成单相交流电，并送入电网。同时实现对中间电压的稳定，便于前级升压斩波器对最大功率点的跟踪。并且具有完善的并网保护功能，保证系统能够安全可靠地运行。图2是并网逆变器的原理图。 图2 逆变器原理框图
控制系统以TI公司的TMS320F2812为核心，可以实现反馈信号的处理和A/D转换、DC/DC变换器和PWM逆变器控制脉冲的产生、系统运行状态的监视和控制、故障保护和存储、485通讯等功能。实际电路中的中间电压VDC、网压、并网电流和太阳能电池的电压电流信号采样后送至F2812控制板。控制板主要包括：CPU及其外围电路，信号检测及调理电路，驱动电路及保护电路。其中信号检测及调理单元主要完成强弱电隔离、电平转换和信号放大及滤波等功能，以满足DSP控制系统对各路信号电平范围和信号质量的要求。驱动电路起到提高脉冲的驱动能力和隔离的作用。保护逻辑电路则保证发生故障时，系统能从硬件上直接封锁输出脉冲信号。 在实现同频的条件下可用矢量进行计算，从图3可以看出逆变器输出端存在如图3a所示的矢量关系，对于光伏并网逆变器的输入端有下列基本矢量关系式： Vac=Vs+jωL·IN+RS·IN (1) 式中Vac—电网基波电压幅值，Vs—逆变器输出端基波幅值。
光伏逆变器常见故障及处理方法 1、绝缘阻抗低：使用排除法。把逆变器输入侧的组串全部拔下，然后逐一接上，利用逆变器开机检测绝缘阻抗的功能，检测问题组串，找到问题组串后重点检查直流接头是否有水浸短接支架或者烧熔短接支架，另外还可以检查组件本身是否在边缘地方有黑斑烧毁导致组件通过边框漏电到地网。 2、母线电压低：如果出现在早/晚时段，则为正常问题，因为逆变器在尝试极限发电条件。如果出现在正常白天，检测方法依然为排除法，检测方法与1项相同。 3、漏电流故障：这类问题根本原因就是安装质量问题，选择错误的安装地点与低质量的设备引起。故障点有很多：低质量的直流接头，低质量的组件，组件安装高度不合格，并网设备质量低或进水漏电，一但出现类似问题，可以通过在洒粉找出**点并做好绝缘工作解决问题，如果是材料本省问题则只能更换材料。 4、直流过压保护：随着组件追求高效率工艺改进，功率等级不断更新上升，同时组件开路电压与工作电压也在上涨，设计阶段必须考虑温度系数问题，避免低温情况出现过压导致设备硬损坏。 5、逆变器开机无响应：请确保直流输入线路没有接反，一般直流接头有防呆效果，但是压线端子没有防呆效果，仔细阅读逆变器说明书确保正负极后再压接是很重要的。逆变器内置反接短路保护，在恢复正常接线后正常启动。 6、电网故障： 电网过压：前期勘察电网重载(用电量大工作时间)/轻载(用电量少休息时间)的工作就在这里体现出来，提前勘察并网点电压的健康情况，与逆变器厂商沟通电网情况做技术结合能保证项目设计在合理范围内，切勿“想当然”，特别是农村电网，逆变器对并网电压，并网波形，并网距离都是有严格要求的。出现电网过压问题多数原因在于原电网轻载电压超过或