摘要：本文通過(guò)對(duì)可再生能源電能轉(zhuǎn)換裝景電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)上，對(duì)其內(nèi)部各部分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究與比較，從麗制定出可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電磁兼容相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定出相應(yīng)的可再生能源電磁兼容測(cè)試方法。基于可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該標(biāo)準(zhǔn)的可適用性。
關(guān)鍵詞：電磁兼容；可霉生能源；測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
1前言
隨著全球變暖、能源危機(jī)問(wèn)題的日益嚴(yán)重以及國(guó)家發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)的政策不斷臺(tái)，基于風(fēng)能和太陽(yáng)能等可再生能源為主的發(fā)電技術(shù)亦愈加受到重視。在發(fā)改委印發(fā)的《可再生能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展指導(dǎo)目錄》中就已明確指出，”可再生能源發(fā)電的電磁兼容技術(shù)仍處于研發(fā)階段”，因此，結(jié)合圍家有關(guān)指導(dǎo)性文件以及可再生能源產(chǎn)業(yè)自身特點(diǎn)，對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比測(cè)試，成為可在生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電磁兼容研究中的一個(gè)重要問(wèn)題。
可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要是指風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)。由于風(fēng)力的不確定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)通常輸出為電壓、頻率不斷變化的交流電，囚此需要通過(guò)整流器變換成直流電，再經(jīng)過(guò)直流穩(wěn)壓環(huán)節(jié)并通過(guò)逆變器和變壓器將穩(wěn)定的交流電并人電網(wǎng)；另一方面，在太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中，太陽(yáng)能通過(guò)
光電轉(zhuǎn)換陣列直接轉(zhuǎn)化為直流電，然后也通過(guò)逆變器和變壓器將轉(zhuǎn)換后的交流電并人電網(wǎng)。由此可見，在基于上述的電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，換流過(guò)程將產(chǎn)生上升沿和下降沿均較陡的脈沖能量，同時(shí)還由于大量使用電力電子開關(guān)器件，其快速動(dòng)作帶來(lái)的高du／dt和di／dt變化量可以通過(guò)電路中存在的雜散電感和雜散電容對(duì)外傳播，因此使得這些高頻信號(hào)能量得以在電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中以傳導(dǎo)耦合方式相互干擾，從而在功率回路中產(chǎn)生大量的差模和共模傳導(dǎo)干擾噪聲，一般規(guī)定傳導(dǎo)干擾噪聲頻率在10KHz一30MHz。這些干擾噪聲可以通過(guò)電力線進(jìn)入電網(wǎng)系統(tǒng)從而產(chǎn)生較嚴(yán)重的電磁干擾問(wèn)題，并直接影響并網(wǎng)電能的質(zhì)量及推廣。
綜上所述，結(jié)合我省風(fēng)能、光伏產(chǎn)業(yè)在我國(guó)的特殊地位，以及風(fēng)能、光伏產(chǎn)業(yè)自身存在的問(wèn)題，本文對(duì)我國(guó)乃至國(guó)外已有關(guān)于可再生能源電能轉(zhuǎn)換裝置電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了對(duì)比研究，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，制定相應(yīng)的測(cè)試方案。
2可再生能源結(jié)構(gòu)分析與標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
對(duì)可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比研究，首先需要對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，以確定所需研究的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容。本文以基于Z源功率變換器的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)為例，通過(guò)對(duì)其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，從而確定可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)所需要通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn)。
2．1基于Z源功率變換器的風(fēng)能逆變系統(tǒng)
利用z源功率變換器的風(fēng)力并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)電路與控制結(jié)構(gòu)如圖1所示，該系統(tǒng)由永磁同步風(fēng)力發(fā)電機(jī)及負(fù)載、整流器、阻斷二極管、Z源網(wǎng)絡(luò)、H橋式逆變電路和交流電感等組成。
風(fēng)能推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)從而產(chǎn)生交流電能，該交流電通過(guò)整流器和電解電容c后轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，通過(guò)Z源功率變換
2．2基于Z源功率變換器的太陽(yáng)能逆變系統(tǒng)
采用Z源功率變換器的光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主電路控制結(jié)構(gòu)如2所示，該系統(tǒng)主曼由光伏電池，Z源網(wǎng)絡(luò)、逆變系統(tǒng)、半波電抗器等組成。
月的。
2．3可再生能源標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比
通過(guò)對(duì)可再生能源電能轉(zhuǎn)換裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分析，不難發(fā)現(xiàn)，在風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)中，所需要制定的標(biāo)準(zhǔn)主要為針對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、AC／DC整流環(huán)節(jié)、DC／DC斬波變壓環(huán)節(jié)、DC／AC逆變環(huán)節(jié)；在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，所需要制定的標(biāo)準(zhǔn)主要為針對(duì)太陽(yáng)能電池特性、DC／DC斬波變壓環(huán)節(jié)、DC／AC逆變環(huán)節(jié)。因此可按照標(biāo)準(zhǔn)制定對(duì)象的不同，將可冉生能源電能轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)分為風(fēng)力電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，光伏系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)(表2)和電能變換標(biāo)準(zhǔn)f表3)。
在電磁兼容方面，這些標(biāo)準(zhǔn)主要參照GB17625，2-GB
17625．11所制定，其要求如下所示：
①電壓波動(dòng)和閃爍：逆變器并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃爍應(yīng)不超過(guò)GB17625．2(額定電流不大于16A的設(shè)備)或GB／Z17625．3(額定電流大于16A的設(shè)備)規(guī)定的限值。
②發(fā)射要求：a)在居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射應(yīng)不超過(guò)GB17799．3規(guī)定的發(fā)射限值。
h)連接到T業(yè)電網(wǎng)和在T業(yè)環(huán)境中正常T作的逆變器的電磁發(fā)射應(yīng)不超過(guò)GB17799．4規(guī)定的發(fā)射限值。
③抗擾度要求：a)靜電放電抗擾度應(yīng)符合GB／T17626．2標(biāo)準(zhǔn)抗擾度等級(jí)3的要求，即空氣放電8kV和接觸放電6kV，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB／T17626．2標(biāo)準(zhǔn)第9條中b類要求。b)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度應(yīng)采用GB／T17626．3試驗(yàn)等級(jí)3的要求，試驗(yàn)場(chǎng)強(qiáng)10V／m，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB／T17626．3標(biāo)準(zhǔn)中a類要求。c1電快速瞬變脈沖群抗擾度應(yīng)采用GB／T17626．4試驗(yàn)等級(jí)2的要求，電源端±lkV，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB／T17626．4標(biāo)準(zhǔn)中a類要求。d)浪涌(沖擊)抗擾度應(yīng)對(duì)電源端口施加1．2／50us的浪涌信號(hào)，試驗(yàn)等級(jí)為線對(duì)線±1kV，線對(duì)地±2kV，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB／T17626．5標(biāo)準(zhǔn)中第9條b類要求。
e)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度應(yīng)采用GB／T17626．6中試驗(yàn)等級(jí)3，試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合GB／T17626．6標(biāo)準(zhǔn)中a類要求。f)電壓降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度應(yīng)根據(jù)逆變器的預(yù)期工作環(huán)境，按GB／T17626．11中附錄B的規(guī)定選擇試驗(yàn)等級(jí)，逆變器應(yīng)能承受所選試驗(yàn)等級(jí)的電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變
化的抗擾度試驗(yàn)。
根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，可設(shè)計(jì)相應(yīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電中電磁兼容進(jìn)行測(cè)試，其設(shè)計(jì)方法如下：
①電壓波動(dòng)和閃爍試驗(yàn)：并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)逆變器在低壓供電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃爍按GB17625．2(額定電流不大于16A的設(shè)備)或GB／Z17625．3(額定電流大于16A的設(shè)備)規(guī)定的方法測(cè)量。
②發(fā)射試驗(yàn)：a)在居住、商業(yè)和輕工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射試驗(yàn)按GB17799．3規(guī)定的方法進(jìn)行：b)連接到工業(yè)電網(wǎng)和在工業(yè)環(huán)境中正常工作的逆變器的電磁發(fā)射試驗(yàn)按GB17799．4規(guī)定的方法進(jìn)行。
③抗擾度試驗(yàn)
a)靜電放電抗擾度試驗(yàn)
檢驗(yàn)要求3a)靜電放電抗擾度，按GB／T17626．2規(guī)定的方法進(jìn)行。
b)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度試驗(yàn)
檢驗(yàn)3b)射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度，按GB／T17626．3規(guī)定的方法進(jìn)行。
c)電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗(yàn)
檢驗(yàn)3c)電快速瞬變脈沖群抗擾度，按GB／T17626．4規(guī)定的方法進(jìn)行。
d)浪涌(沖擊)抗擾度試驗(yàn)
檢驗(yàn)3d)浪涌(沖擊)抗擾度，按GB／T17626．5規(guī)定的方法進(jìn)行。
e1射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)
檢驗(yàn)3e)射頻場(chǎng)感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度，按GB／T17626．6
規(guī)定的方法進(jìn)行。
f)電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度試驗(yàn)檢驗(yàn)3f)電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度，按GB／T17626．11規(guī)定的方法進(jìn)行。
3可再生能源電磁兼容實(shí)驗(yàn)
根據(jù)GB17799．3中對(duì)傳導(dǎo)電磁干擾噪聲要求，檢測(cè)該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)可再生能源電能轉(zhuǎn)換裝置的可適用性?？稍偕茉措娔苻D(zhuǎn)換裝置系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)測(cè)設(shè)備不同，其引起電磁干擾噪聲的主要部分當(dāng)是用于與電網(wǎng)并網(wǎng)的逆變系統(tǒng)的EMI噪聲，因此，根據(jù)線性阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)原理，想要測(cè)量逆變系統(tǒng)并網(wǎng)時(shí)的電磁干擾噪聲，應(yīng)該采用如圖3所示的測(cè)量方法
4總結(jié)
通過(guò)對(duì)基于可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)研究與比較，從而制定出可再生能源電能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)電磁兼容相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并可根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)制定出相應(yīng)的可再生能源電磁兼容測(cè)試方法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明該標(biāo)準(zhǔn)的可適用性。
