【自动化】家用光伏逆变器的cqc及ce认证

毕业设计题目家用光伏逆变器的CQC及CE认证学院自动化专业电气工程及其自动化班级电气1104班姓名雷李军指导教师黄亮2015年月日学号0121111350421学位论文原创性声明本人郑重声明所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书2、不保密囗。（请在以上相应方框内打“”）作者签名年月日导师签名年月日摘要随着社会的进步和科技的发展，当今世界的主要能源石油资源已日趋枯竭，能源短缺问题已成为主要问题，寻找一种可替代的能源已迫在眉睫。太阳能作为一种可再生清洁能源，以其取之不尽，用之不竭的优点，在今后的日常生活中必将占据至关重要的地位。但是太阳能过于分散，为了更有效地利用太阳能，家用太阳能光伏发电系统必将得到广泛使用，而逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心配件将具有无可比拟的重要作用。欧盟和中国作为最主要的能源消耗地区，对家用太阳能光伏发电系统都有较为深刻的认识，并且对光伏系列产品均有较为完善的认证体系。中国以CQC认证为主，而欧盟则以CE认证为主，两者作为世界上最主要的认证体系，对家用光伏逆变器的发展有着不可小觑的影响。因此，研究家用光伏逆变器的CQC及CE认证显得至关重要。本文研究了国内外逆变器的研究现状以及CQC及CE认证的要求，并着重研究了CQC及CE认证对光伏并网逆变器的EMC要求以及两者的不同之处，同时也研究了光伏逆变器的孤岛效应产生、危害，以及孤岛检测的原理、盲区及方法。最后着重对双向转换电源进行了EMC设计，主要是滤波设计使其符合CQC及CE认证的要求，其中包括了直流侧滤波器、交流侧滤波器以及EMI滤波器，并对它们的基本原理、种类等进行了说明。关键词光伏逆变器；CQC认证CE认证；滤波ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFSOCIETYANDTHEPROGRESSOFTHESCIENCEANDTECHNOLOGY,THEWORLDMAINOILENERGYRESOURCESHASBECOMEINCREASINGLYDEPLETED,ENERGYSHORTAGEHASBECOMEMAINPROBLEMS,THEURGENTNEEDTOFINDANALTERNATIVESOURCEOFENERGYSOLARENERGYASACLEANANDRENEWABLEENERGY,WITHITSINEXHAUSTIBLE,INEXHAUSTIBLEADVANTAGES,INTHEDAILYLIFEOFTHEFUTUREISBOUNDTOOCCUPYAVERYIMPORTANTPOSITIONBUTSOLARENERGYARETOOSCATTERED,INORDERTOMAKEMOREEFFECTIVEUSEOFSOLARENERGY,HOUSEHOLDSOLARPHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONSYSTEMWILLGETWIDELYUSEDTHEINVERTERASTHECOREPARTSOFTHESOLARPHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONSYSTEMWILLHAVEANINCOMPARABLEROLETHEEUANDCHINAASTHEMAINENERGYCONSUMPTIONAREAS,TOHOUSEHOLDSOLARPHOTOVOLTAICPOWERGENERATIONSYSTEMHAVEAMOREPROFOUNDUNDERSTANDINGOF,ANDOFPVSERIESHASARELATIVELYPERFECTSYSTEMCERTIFICATIONCHINATOTHECQCCERTIFICATION,THEEUCECERTIFICATIONMAINLY,BOTHASTHEWORLDTHEMAINCERTIFICATIONSYSTEM,THEDEVELOPMENTOFHOUSEHOLDPHOTOVOLTAICINVERTERHASACRUCIALIMPACTTHEREFORE,THERESEARCHONTHECQCANDCEAUTHENTICATIONOFTHEHOUSEHOLDPHOTOVOLTAICINVERTERISVERYIMPORTANTISSTUDIEDINTHISPAPERRESEARCHSTATUSATHOMEANDABROADOFTHEINVERTERANDTHEREQUIREMENTSOFCQCANDCECERTIFICATION,ANDFOCUSESONTHESTUDYOFTHECQCANDCECERTIFICATIONOFPHOTOVOLTAICGRIDCONNECTEDINVERTEREMCREQUIREMENTSANDDIFFERENCESOFTHETWO,ATTHESAMETIME,THEISLANDINGOFPHOTOVOLTAICINVERTERPRODUCTION,HARM,ANDTHEPRINCIPLEOFISLANDINGDETECTION,BLINDAREAANDMETHODFINALLYEMPHATICALLYTHEBIDIRECTIONALSWITCHINGPOWERSUPPLYWEREEMCDESIGN,MAINLYISFILTERDESIGNTOMEETTHECQCANDCECERTIFICATIONREQUIREMENTS,INCLUDINGDCSIDEFILTER,ACSIDEFILTERANDEMIFILTER,ANDDESCRIBESTHEBASICPRINCIPLEANDKINDSOFTHEMKEYWORDSPHOTOVOLTAICINVERTER；CQCCERTIFICATION；CECERTIFICATION；WAVEFILTERING目录第一章绪论111背景和意义112国内外光伏逆变器的研究现状2121逆变器的分类2122逆变器的发展2123国内外逆变器的研究现状213本文的研究内容3第二章光伏逆变器的CQC及CE认证421认证的重要性422光伏逆变器的CQC认证4221认证模式4222对逆变器电性能的要求4223设备要求523光伏逆变器的CE认证6231低电压指令6232电磁兼容指令6233认证模式6234CE认证流程7第三章CQC及CE认证对光伏并网逆变器的EMC要求931CE认证对光伏并网逆变器的EMC要求932CQC认证对光伏并网逆变器的EMC要求1133CE认证与CQC认证EMC要求的差异13第四章光伏逆变器的孤岛效应1441孤岛效应的产生及其危害1442孤岛检测原理1543孤岛检测盲区1744孤岛效应检测方法18441被动式孤岛检测与保护18442主动式孤岛检测与保护20443电网侧反孤岛检测法26第五章双向转换电源的EMC设计2851直流侧滤波器28511直流侧滤波器的分类和比较28512全桥逆变器型滤波器设计2852交流侧滤波器30521并网滤波器分类和比较31522SPWM逆变电路输出谐波分析31523LCL型滤波器的设计3253EMI滤波器36531电磁兼容36532电磁干扰37533参数设定38534EMI滤波器设计40535EMI滤波器参数的确定41536EMI滤波器仿真42参考文献45致谢49第一章绪论能源问题是人类面临的最严峻的问题之一。随着人类不断的开釆，传统能源如化石能源均已趋于枯竭,新能源的开发和利用已迫在眉睫。太阳能作为一种清洁无污染、安全可靠、储量可观的绿色能源,具有非常重要的应用价值。随着人类对太阳能资源的愈发重视，太阳能发电技术得到了前所未有的快速发展，由此进一步促进了与其配套的光伏认证技术的发展。11背景和意义能源短缺将是人类本世纪面临的最大挑战之一。为了解决这个严重的问题，人们将目光投向了具有清洁和储能丰富等优点的可再生绿色能源13，但与常规能源相比，它具有成本高、能量不可控等缺点4,5。随着化石能源的逐渐枯竭，可再生绿色能源将在以后的生产生活中扮演更重要的角色，而与其他可再生绿色能源相比，太阳能具有取之不尽、用之不竭的独特优势。据统计，到2035年全球能源消费将增加41，可再生能源特别是太阳能将在其中扮演更重要的角色6，到2040年，太阳能将成为所有可再生能源之中对电力产业影响最大的能源7。从当前发展状况看，与风电、水电相比太阳能光伏发电发展规模较小，但增长速度最快，发展前景可观。随着硅片加工技术的成熟和完善，制造成本的降低，光伏转换技术的不断进步，太阳能光伏发电正逐步完成从补充能源到替代能源的角色转换。光伏发电系统大致可以分为离网型光伏发电系统和并网型光伏发电系统8，9。离网型光伏发电系统主要用于不方便架设电网的相对偏远地区，如相对偏远地区的村级电站、山区供电系统、户用电源系统和太阳能路灯等。离网型光伏发电系统最主要特点是带有蓄电池，当发出来的电能大于用户正在使用的电能时，蓄电池将充电储能；当发出来的电能小于用户正在使用的电能时，蓄电池将向负载提供能量，这就不可避免要涉及到储能容量的问题。储能容量有限是离网式光伏发电系统最主要的缺点之一10，而且蓄电池的高成本也是其一大劣势，同时它的另外一个缺点是由于储能容量不足而当发电量高于用电量时必须放弃额外的能量从而将导致巨大的能量损失。并网式发电系统根据是否安装蓄电池可以分为可调度式光伏并网发电系统和不可调度式光伏并网发电系统。可调度式并网发电系统具有调度性，可以根据实际需要并入或退出电网，并且由于带有蓄电池，当电网突然掉电时，可调度式并网发电系统还可以作为辅助电源，而不可调度式光伏并网发电系统则不具有这些功能。可调度式光伏并网系统一般应用于小型的光伏电站，而不可调度式一般应用于大型发电系统，如荒漠光伏电站等。当前，太阳能正在逐步从补充能源向替代能源过渡，而并网式发电系统是完成这一过渡的必要条件，唯有如此，光伏发电才能以替代能源的角色进军电力市场。与诸如化石能源、核能、水力，风力等相对传统的能源相比，成本相对较高是光伏发电的劣势之一。过去，整个光伏并网系统的主要支出是太阳能模块的成本。现在随着光伏电池生产力的大幅提高，光伏组件的价格也日益降低。据统计，太阳能光伏组件的价格已从1978年的78美元/瓦下降到2010年的2美元/瓦以下11。因此，并网逆变器作为光伏并网系统核心功率变换部件，其成本越来越受到人们的关注12,13。正因为如此，人们正不断地寻求成本更低的、更具有创新意义及实用意义的逆变器设计方案。在现代逆变技术的强有力的技术及理论支持下，并网逆变器正朝着高效、高可靠性、高功率密度的方向发展。并网逆变器性能的不断优化对于系统效率的提高、可靠性的增强，乃至系统的寿命的延长、成本进一步降低显得至关重要。随着光伏逆变器市场的进一步扩大，光伏逆变器的认证显得尤为重要。12国内外光伏逆变器的研究现状121逆变器的分类通常,把将交流电变换成直流电的过程称为整流,把完成整流功能的电路称为整流电路,把实现整流过程的装置称为整流设备或整流器。与之相对应,把将直流电变换成交流电的过程称为逆变,把完成逆变功能的电路称为逆变电路,把实现逆变过程的装置称为逆变设备或逆变器14。光伏并网逆变器可以根据拓扑结构、隔离方式、输出相数、功率等级、功率流向等进行分类。按隔离方式光伏逆变器可分为（1）独立光伏系统逆变器仅应用于农村电气化、用户电源、光伏产品等太阳能户用电源系统15，通信信号电源,阴极保护,太阳能路灯等带有蓄电池的独立发电系统。（2）并网光伏系统逆变器并网发电系统是与电网相连并向电网输送电力的光伏发电系统。光伏组件将吸收的太阳福射能量转换后变成高压直流电,经过逆变器逆变后转换为交流电,再向电网输出同频、同相正弦交流电流16。光伏并网逆变器发展至今,最为成熟的属于中等功率的并网逆变器,目前已经实现商业化批量生产,技术相对成熟,光伏并网逆变器未来的发展方向将是小功率微逆变器也即光伏模块集成逆变器和大功率并网逆变器两个方向并行。微逆变器在光伏建筑集成发电系统、城市居民发电系统、中小规模光伏电站有其独特的优势,大功率光伏并网逆变器在大规模光伏电站,如沙漠光伏电站等系统具有明显优势。其中，家用光伏逆变器以微逆变器为主。122逆变器的发展逆变器的发展始终与功率器件及其控制技术的发展紧密相关,其发展至今经历了五个阶段15。第一阶段20世纪5060年代,晶闸管SCR的诞生为正弦波逆变器的发展创造了条件第二阶段20世纪70年代,可关断晶闸管GTO及双极型晶体管BJT的问世,使得逆变技术得到发展和应用第三阶段20世纪80年代,功率场效应管、绝缘栅型晶体管、MOS控制晶闸管等功率器件的诞生为逆变器向大容量方向发展奠定了基础第四阶段20世纪90年代,微电子技术的发展使新近的控制技术如矢量控制技术、多电平变换技术、重复控制、模糊控制等技术在逆变领域得到了较好的应用,极大的促进了逆变器技术的发展第五阶段21世纪初,逆变技术的发展随着电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的进步不断改进,逆变技术正朝着高频化、高效率、高功率密度、高可靠性、智能化的方向发展17。123国内外逆变器的研究现状目前,新能源的使用契合了社会各界倡导的低碳节能的强烈要求。日本福岛核泄露事件,不仅引发了人们对核能安全的担忧，而且给整个光伏行业带来了重要的启示。在这样的背景下,发展新能源的重要性不言而喻，风能和太阳能作为最主要的新能源,未来必将有极大的突破,从而推动逆变器的快速发展，这也必将进一步促进了逆变器认证技术的发展和完善。过去的几年,随着西班牙、德国、美国、日本等发达国家对本国光伏产业的扶持政策的实行,全球光伏逆变器的销售额正逐年增加,光伏逆变器进入了一个前所未有的快速发展阶段。但是，目前全球的光伏逆变器市场基本被几大国际巨头瓜分,欧洲作为全球光伏产业的先驱,已经具备了较为完善的光伏产业链,它的光伏逆变器的相关技术处于世界领先水平18。同时，欧洲也是全球光伏产品认证最为完善的地区之一，其主要的认证标准有IEC62109、IEC62116、IEC61727、EN6100061/2/3/4、EN50178、IEC62103、VDE012611等19。目前国内的光伏逆变器市场规模相对较小,但生产逆变器的厂商众多,然而专门用于光伏发电系统的逆变器制造商并不多。此外，由于不少的国内企业对逆变器已经研究了多年,因此己经具备了相应的规模和实力,但其逆变器在技术质量、规模上与国外企业仍具有较大差距。正因为如此，我国光伏逆变器的认证技术与国外也有不小的差距，但我国光伏并网逆变器认证采用的标准水平与国际水平相当，除等同采用IEC标准外，还结合国情自行起草了国标、行标或企标，如GB/T199392005、CNCA/CTS00042009400V以下低压并网光伏发电专用逆变器技术要求和试验方法和林洋公司的企业标准Q/320681NDB102008光伏发电与电能质量控制一体化并网逆变装置等，但是我国的光伏逆变器标准体系并不健全，光伏逆变器产品认证缺少相应的技术依据，这不仅影响了我国光伏并网逆变器产品质量的评价和技术的提升，而且不利于我国光伏并网逆变器行业的健康发展19。然而，虽然我国光伏逆变器市场规模较小,但未来光伏电站市场的巨大发展空间和发展潜力给国内企业带来了发展的历史机遇。国外企业大多数是通过代理渠道进入国内市场,导致其售后服务提供难度增大，市场整体占有率不高。从技术方面来看,国内企业在结构工艺、智能化程度、转换效率、稳定性等方面与国外先进水平仍有不小的差距。在光伏逆变器的认证方面，国内的认证在技术完整性以及认证机构的完备性方面仍有较大的差距。13本文的研究内容首先对光伏逆变器的CQC及CE认证做了较为详细的阐述，详细介绍了它的认证流程以及需要检测的项目，并对CQC和CE认证对家用光伏逆变器的EMC要求做了较为详细的阐述和比较说明，同时对两者的差异也做了简述。本文也对光伏逆变器的孤岛效应的产生、危害、检测原理、检测盲区以及检测方法等做了较为详细的说明，同时对6KW功率48VDC/220VAC双向转换电源进行CQC及CE认证研究，并且分别查找到了CQC认证及CE认证的标准文件，并对现有的48VDC/220VAC双向转换电源进行EMC设计，主要是滤波设计，使产品基本符合CQC及CE标准认证要求。第二章光伏逆变器的CQC及CE认证21认证的重要性中国光伏产业发展很迅速，已成为继欧洲和日本之后的世界第三大光伏产品生产国。中国政府对光伏发电的发展也非常重视，近几年，国家发改委实施了“光明工程”、“送电到乡”等工程项目，各级地方政府也陆续启动了光伏照明项目用以支持我国光伏产品的推广。与此同时，偏远地区的消费者也逐步认可了光伏产品，越来越多的居民开始使用家用太阳能电源等产品。可以说，在各方的努力和支持下，中国的光伏应用市场发展的极为迅速。但是，在光伏产业快速发展的背后，劣质光伏产品的肆意横行成为行业发展的重大隐患。随处可见许多不具备条件的光伏企业借此机会，在消费者尚不具备辨别产品优劣的情况下，依靠虚假宣传、低廉的价格，用劣质的光伏组件与正规的生产企业竞争，严重破坏了市场秩序，损害了消费者的利益，光伏行业的形象也因此遭受了严重的打击，长此以往，必将影响整个行业的健康发展。与国内形成鲜明对比的是，国外的光伏认证体系现已经发展成熟，认证结果被广泛的采纳，我国的光伏企业生产的产品销售到国外首先需要获得相应的认证资质，否则产品将很难被客户接受。这样，不仅加重了我国企业的经济负担，而且还可能因为认证的周期过长的原因，使企业错失商机，严重影响未来发展。因此，建立一套适合我国国情的、科学合理的光伏产品认证体系，同时适时采用国外相对成熟的认证体系，对规范市场和保证太阳能光伏产业健康有序的发展，打破国际技术性贸易壁垒，将起到至关重要的作用20。22光伏逆变器的CQC认证221认证模式光伏并网逆变器的认证模式为产品型式试验初次工厂检查获证后监督21。认证的基本环节包括A认证的申请B产品型式试验C初始工厂检查D认证结果评价和批准E获证后的监督222对逆变器电性能的要求CNCA/CTS00042009A并网光伏发电专用逆变器认证技术条件对逆变器的电性能规定如下22261转换效率。无变压器型逆变器最大转换效率应不低于96，含变压器型逆变器最大转换效率应不低于94。2并网电流谐波。输出电压波形畸变率及各次谐波满足国标GB/T145491993电能质量公用电网谐波的要求逆变器额定功率运行时，注入电网的电流谐波总畸变率限值为5。3功率因数。当逆变器输出有功功率大于其额定功率的50时，功率因数不小于098超前或滞后输出有功功率在2050时，功率因数不小于095超前或滞后。4电网电压响应。逆变器对异常电压的反应时间应满足表21的要求，在电网电压恢复到允许的电压范围时逆变器应能正常启动运行。表21逆变器对异常电压的反应电压U交流电压输出端允许最大跳闸时间/SU05U正常0105U正常U085U正常20U085U正常继续运行VU11U正常继续运行11U正常U135U正常20135U正常U0055电网频率响应。电网频率在额定频率变化时，逆变器的工作状态应满足表22的要求表22电网频率响应频率/HZ逆变器响应48逆变器02S停止运行48495逆变器运行10MIIN后停止运行495502逆变器正常运行502505逆变器运行2MIN后停止运行，此时处于停运状态的逆变器不得并网505逆变器运行02S内停止运行，此时处于停运状态的逆变器不得并网6电压不平衡度。输出电压三相不平衡度满足国标GB/T155432008电能质量三相电压允许不平衡度的要求。7直流分量。并网运行时，光伏逆变器向电网馈送的直流电流不应大于逆变器输出电流额定值的05。8防孤岛效应。逆变器应具有孤岛防护功能，并在电网失压时能在规定的时间内与电网断开。223设备要求进行光伏并网逆变器认证时，需要有一定的设备条件。为满足标准规定的测试项目要求，测试机构需具备专业的仪器设备，如电能质量分析仪、模拟交流电网、防孤岛效应检测设备、低电压穿越检测设备、接触电流测试仪、绝缘电阻测试仪、直流稳压电源、高低温交变湿热试验箱、温升测试设备等。根据相关标准要求，逆变器的制造单位最好也具备以上测试仪器，以便能随时了解样机的性能指标。检测机构也可以利用逆变器制造单位的测试仪器对样机进行现场测试或目击测试等27。23光伏逆变器的CE认证为了争取顺利进入德国和意大利等欧盟主要光伏市场，国内光伏产品制造商必须通过欧盟的CE认证。光伏产品所涉及的新方法指令主要有低电压指令和电磁兼容指令，需依据OJEU协调标准进行测试以证明其符合相关指令要求，并取得CE认证28。231低电压指令低电压电气指令2006/95/EC覆盖了所有标称供电交流电压为501000V和所有标称直流电压为751500V的电气产品，其目标是确保电气设备综合安全、设计和结构安全以及信息安全。协调标准是由欧洲标准化组织所制定并在欧盟官方公告上公布的欧洲标准，是欧洲标准中具有法律效力的技术规范，但又保持着自愿采用的地位。光伏产品LVD指令的协调标准参见表23。表23低电压指令下光伏产品的协调标注标准号标题EN6026962011低压熔断器光伏型太阳能源系统保护用熔断连杆的补充要求EN6173012007光电PV模件安全合格鉴定第一部分结构要求EN6173022007光电PV模块安全鉴定一第2部分试验要求EN6210912010光伏电力系统用电源转换器的安全性第L部分一般要求EN6210922011光伏电力系统用电力变流器的安全第2部分反用换流器的特殊要求232电磁兼容指令电磁兼容指令2004/L08/EC包含了电磁干扰EMI和抗干扰EMS两方面。鉴于目前欧盟对于光伏产品并没有颁布相应的电磁兼容专有标准，而只能采用通用标准。目前，OJEU中提到的应用于PV逆变器的通用标准如表34所示。轻工业通标偏重于产品对外界的辐射限定，在电磁波发射方面限500KW、250KW产品一般使用环境为重工业环境，应采用重工业通标；20KW、5KW等小功率产品一般使用环境为商业或者轻工业环境，则应当采用轻工业通标。表34电磁兼容指令下光伏产品的协调标注标准号标题EN61000612007电磁兼容性（EMC第61部分通用标准住宅，商业和轻工业环境的抗扰度EN61000622007电磁兼容性（EMC第62部分通用标准准居住商业和轻工业环境用发射标准EN61000632007电磁兼容性（EMC第63部分通用标准准工业环境的抗扰度EN61000642007电磁兼容性（EMC第64部分通用标准工业环境的发射标准233认证模式CE认证的合格评定可细分为8种基本模式,即生产内部控制、EEC型式检验、符合型式要求、生产质量保证、产品质量保证、产品验证、单件验证及正式质量保证。这些不同的模式结合在一起可形成一个完整的程序。每个新方法指令中都规定了适用的合格评定程序的范围和内容。通常情况下,合格评定程序在设计和生产阶段发挥作用,有的模式只涉及生产阶段,有的模式涉及到设计阶段和生产阶段,其目的就是要求制造商采取一切必要的措施保证其产品合格。产品符合协调标准或经过适当的合格评定程序,即可加贴“CE”标志29。一工厂自我控制和认证。MODULEA内部生产控制1用于简单的、大批量的、无危害产品,仅适用应用欧洲标准生产的厂家。2工厂自我进行合格评审,自我声明。3技术文件提交国家机构保存10年,在此基础上,可用评审和检查来确定产品是否符合指令,生产者甚至要提供产品的设计、生产和组装过程供检查。4不需要声明其生产过程能始终保证产品符合要求。MODULEA1厂家未按欧洲标准生产。2测试机构对产品的特殊零部件作随机测试。二由测试机构进行评审。MODULEBEC型式评审工厂送样品和技术文件到它选择的测试机构供评审,测试机构出具证书。注仅有B不足于构成CE的使用。MODULEC与型式样品一致B工厂作一致性声明与通过认证的型式一致,声明保存10年。MODULED生产过程质量控制B本模式关注生产过程和最终产品控制,工厂按照测试机构批准的方法质量体系,EN29003进行生产,在此基础上声明其产品与认证型式一致一致性声明。MODULEE产品质量控制B本模式仅关注最终产品控制EN29003,其余同MODULED。MODULEF产品测试B工厂保证其生产过程能确保产品满足要求后,作一致性声明。认可的测试机构通过全检或抽样检查来验证其产品的符合性。测试机构颁发证书。MODULEG逐个测试工厂声明符合指令要求,并向测试机构提交产品技术参数,测试机构逐个检查产品后颁发证书MODULEH综合质量控制本模式关注设计、生产过程和最终产品控制EN29001。其余同MODULEDMODULEE。其中,模式FB,模式G适用于危险度特别高的产品。234CE认证流程制造厂商透过在产品贴上CE标志的方式,标明此项产品完全符合欧盟指令的相关规定。如果规定允许,CE标志也可标示在包装或随附文件上。CE标志幷非测试标志,只是标明此制造厂商宣示其产品符合所有相关的法规，CE认证流程如图21所示。图21CE认证流程图第三章CQC及CE认证对光伏并网逆变器的EMC要求目前，光伏并网逆变器的设备认证实施规则已经制定完成，有关的检测机构已经具备了相应的测试能力，认证工作已经全面开始。并网光伏逆变器设备认证得到我国和部分国家光伏行业认同。而欧盟对并网光伏逆变器设备认证中的EMC要求目前还没有单独的规范，因此现在出口到欧盟的光伏并网逆变器设备依据的检测标准都是通用标准。31CE认证对光伏并网逆变器的EMC要求（1）测试标准欧盟根据使用环境的不同，采取了不同的标准，主要分为“居住、商业及轻工业”和“工业”两种应用环境，相应测试标准见表31所示。表31并网光伏逆变器CE认证EMC测试标准（2）测试项目及要求用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器发射类测试要求见表32；用于工业环境中的逆变器发射类测试要求见表33；用于工业环境中的逆变器抗扰度要求见表34；用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器抗扰度要求见表35。表32用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器发射类测试要求表33用于工业环境中的逆变器发射类测试要求表34用于工业环境中的逆变器抗扰度要求表35用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器抗扰度要求续表35用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器抗扰度要求（3）抗扰度判据说明A干扰施加过程中及干扰施加结束之后，逆变器性能或功能无异常。B干扰施加过程中允许逆变器出现性能或功能暂时降低，但干扰施加结束之后应能自行恢复正常而不需要人为干预。C干扰施加过程中允许逆变器出现性能或功能暂时降低，但干扰施加结束之后不能自行恢复，需要操作人员干预才能恢复。（4）测试差异从表32与表33可以看出，在不同的应用环境下，CE认证对并网光伏逆变设备的电磁发射要求存在明显差异，主要体现在以下三个方面I相同测试项目的限值有较大差异，例如辐射发射和传导发射项目测试，用于工业环境中的要求较低，而用于商业环境中的要求就比较高，这个差异主要是从无线接收机的使用数量及保护无线接收机的角度来考虑的；II用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器对DC电源端口传导发射测试项目有明确的要求，而用于工业环境则对这个项目的测试不作要求。因为居住、商业及轻工业环境中的一些直流设备会通过直流源集中供电，那么设备自身产生的干扰就会通过直流端口沿着电源线影响到其它直流设备的正常工作；III用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器需要进行谐波及闪烁项目测试，而用于工业环境则对这两个项目测试不作要求。由于居住、商业及轻工业环境中交流用电设备都是连接到公用电网上，电网上的谐波分量大小会直接影响接入电网的交流用电设备能否正常工作，因此对接入公用电网的交流用电设备提出明确的电流谐波及电压波动与闪烁要求。此外，根据表34和表35可以得出，由于工业环境相对更恶劣一些，因此应用于此环境中的设备要求抗干扰能力更强一些。用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器信号端口无浪涌测试需求，而用于工业环境中的逆变器信号端口则有浪涌测试需求。32CQC认证对光伏并网逆变器的EMC要求（1）测试标准CNCA/CTS00042009A并网光伏发电专用逆变器技术条件。（2）测试项目及要求CQC认证对电磁发射测试的应用环境分类与CE认证相同，只是对应环境下的限值要求有所差异。CQC认证对用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器发射类测试要求见表36，用于工业环境中的逆变器发射类测试要求见表37。抗扰度要求见表38。表36用于居住、商业及轻工业环境中的逆变器发射类测试要求表37用于工业环境中的逆变器发射类测试要求表38抗扰度要求33CE认证与CQC认证EMC要求的差异CE认证和CQC认证在并网光伏逆变器EMC要求上产生差异的一个非常重要的原因就是CQC认证中采用的是专用标准，而欧盟CE认证则采用通用标准。由于CE认证的协调标准体系并未纳入专门针对并网光伏逆变器设备的标准，因此，与CQC认证相比，其EMC要求的针对性相对较弱。两者对EMC要求的主要差别如下301）CQC认证未对交流电源端口和直流电源端口测试单独进行区分，而CE认证区分交流电源端口和直流电源端口；2）CQC认证对谐波及闪烁发射测试项目不作要求，而CE认证对此则有明确要求；3）CQC认证对电压跌落及中断抗扰度测试项目有明确要求，而CE认证对此则不作要求；由于逆变器设备是直流输入、交流输出，即输出端一般要连接到公用电网上，这一点与传统的交流供电设备是不同的，可能是基于这一点考虑，CQC认证未对电压跌落及中断抗扰度测试项目测试提出要求，而CE认证采用的是通用标准，因此对此项目有测试要求；4）CQC认证对信号端口的传导发射测试项目不作要求，而CE认证中对此则有明确要求；5）CQC认证对用于工业环境的逆变器浪涌抗扰度测试项目不作要求，而CE认证对此则有明确要求；6）CQC认证中对电压波动抗扰度测试项目有明确要求，而CE认证对此则不作要求；7）CQC认证中对阻尼震荡波抗扰度测试项目有明确要求，而CE认证对此则不作要求。第四章光伏逆变器的孤岛效应所谓孤岛效应，是指电网因故障而意外突然断开后，逆变器未能在规定时间内正确检测出电网当前状态而仍持续工作，以致电网输电线路的某一部分可能仍处于带电状态，这样并网逆变器与负载形成一个独立的自给供电系统31。随着并网逆变器在发电系统中的广泛采用，孤岛效应的发生几率也不断增加，而其造成的危险已不容忽视。因此，能及时准确检测出孤岛效应显得非常重要。41孤岛效应的产生及其危害如图41所示，光伏并网发电系统主要由PV太阳能板、并网逆变器以及负载组成。当电网跳脱，开关仍处于闭合状态时，逆变器若持续工作，则系统处于孤岛状态。图41光伏发电系统简图孤岛效应的产生可能是由以下几种情况造成的321市电电网由于故障停止供电，并网逆变器却仍通过断路器向电网传输电能，导致逆变器的输出容量远小于供电电网系统的容量，且这种状态可能持续很长时间；2开关意外断开，逆变器却未能成功检测，导致逆变器同周围负载一起形成一个自给供电的系统，即孤岛。孤岛一旦发生，可能对整个配电系统设备及各用户端设备造成不同程度的损坏，甚至存在一系列的安全事故，并且可能会带来事故纠纷311设备损坏A电网供电中断后突然恢复供电时，由于孤岛运行的局部电网相位（频率）与主电网失步，导致在与主电网再次连接时将产生很大的浪涌电流，相关设备将受到严重的损坏。B孤岛一旦发生，电网将失去对电压和频率的控制，这可能造成用户用电设备的损坏，电力公司也将因此而卷入“代人受过”的纠纷。2人身安全伤害。电网因某种故障停止工作时，若此时逆变器仍持续不断地工作，则输电线路某一部分可能仍处于带电状态，这可能会威胁到电网工作人员的生命安全。因此，光伏并网发电系统中，反孤岛方案显得十分重要，各国也对防治孤岛效应制定了相应的标准。美国电气及电子工程协会IEEE（INSTITUTEOFELECTRICALANDELECTRONICSENGINEERS）针对与电网接口的“无孤岛逆变器”制定了相关的标准。其中，光伏系统并网标准IEEESTD9292000中规定1逆变器输出有功功率与负载（品质因数小于等于25）需求匹配度小于05，并且负载的功率因数在095以上，则逆变器检测孤岛是否发生的时间应小于2S，否则将对电网停止供电。2逆变器输出有功功率与负载需求匹配度大于05，或者负载的功率因数在095以下，则在10个周波内，逆变器必须切断输出。42孤岛检测原理光伏并网发电系统如图42所示，主要由光伏并网逆变器、负载、并网断路开关和电网四部分组成33。其中，本地负载用并联RLC电路等效替代。图42光伏并网发电系统等效示意图逆变器输出的有功功率为、无功功率为；电网向负载提供的有功功率为PINVQINV、无功功率为；负载所需消耗的有功功率为、无功功率分别为。PGRIDQGRIDPLOADQLOAD同时作如下假设1并网逆变器按单位功率因数输出，即电网频率与RLC负载的谐振频率相等；2RLC负载的品质因数负载消耗的无功功率与有功功率的比值，即LCRQF3同逆变器输出功率完全匹配的负载参数为R、L、C，不匹配的负载为RR、LL、CC。当并网断路器闭合，光伏系统并网正常工作时，（41）PVRINVA2（42）QFLI2（43）VAFPINVQC2（44）L1一旦电网由于出现故障或掉电而停止工作时，此时，RLC负载新的谐振频率为F21CLF（45）由公式（44）、（45）可得（46）121CLLCF光伏并网逆变器出现过频（OFR）和欠频（UFR）时的频率值分别为、，FMAXFIN即为继电器在相应时刻的动作值。如果负载功率与逆变器输出功率的不匹配并且满足以下不等式时，频率的变化没有超出继电器的正常工作范围，则继电器不动作。（47）FCLFMAXMIN1若忽略C，即令C0，则（48）MAX2MIN2FF即11MIN2MAX2FCLFX（49）由无功功率公式得21WCLVQ1112CQLFF（410）根据的定义，即,则上式可简化为FPQCLF（411）F所以LCQCLQPFFFINV111（412）令，则0CL1L（413）1MAX2MININ2FQPFQFF同上，通过推导，能得到电压和有功功率的关系式，过程如下当电网正常工作时，逆变器输出功率为孤岛发生时，负载功率为，假RV2RV2设逆变器的输出功率不变，则（414）RV22可简化为VR2（415）正常工作时，电网提供给负载的功率为VRP2GRID（416）则负载有功功率不匹配度为（417）12RVRPINVGRD将公式415代入上式中可得（418）12VINVGRD光伏逆变器过压、欠压时的电压值分别为、，即此时继电器的动作值。如MAXVIN果电网由于某种原因停止工作时，负载的不匹配度满足不等式（419），即电压的变化没超过继电器的正常工作范围，则继电器不动作。（419）11MIN2MAX2VPVINVGRD）由以上可知，电压变化同有功功率匹配度有关，而频率变化与无功功率的匹配度有关。当逆变器输出功率与RLC负载功率需求相差很大时，以致RLC负载的端电压、频率值超出相应的继电器的正常工作范围，则继电器将动作，致使光伏并网逆变器与电网断开，停止工作。反之，若逆变器输出功率与RLC负载功率需求相差较小时，并满足不等式413和419，即RLC负载电压、频率的变化在继电器的正常工作范围内，则继电器将失效，逆变器仍持续工作，孤岛检测失败，系统进入孤岛检测盲区NDZ（NONDETECTIONZONE）43孤岛检测盲区检测区盲区（NONDETECTIONZONE，简称NDZ）是指存在某一区域，在此区域中某种孤岛检测方法不能检测出孤岛效应的发生。因此，检测盲区可以被用来衡量一种孤岛检测方法的好坏，孤岛检测方法的盲区越小，则此方法的可取性越高。由42节分析可知，电网断电前后光伏并网逆变器输出功率的变化决定了电网停止工作后逆变器输出电压和频率的变化。若负载条件或控制方式不同，则在相同的工作范围内，所需要的逆变器输出功率和负载功率的不匹配程度是不同的，即光伏逆变器的孤岛检测盲区不相同。图43防止孤岛效应非检测区图示检测盲区通常用如图43所示的功率失配区间P、Q包围的区域来表示。图中的P、Q分别为市电电网向RLC负载提供的有功功率和无功功率，阴影部分为孤岛检测盲区，OF、UF、OV、UV分别表示过频、欠频、过压和欠压区。在非检测区域内，若所处位置非常接近PQ0，则此时耦合点A的电压、频率几乎不发生变化，这增加了判断系统是否处于孤岛效应状态的难度，容易导致检测失败。此外，由公式和可得在不同负载的情况下，比RVAPLODL212LOADCLQ如负载参数R、L、C取值不同，则相同的P、Q产生的电压、频率的变化量是不同的。如果是在电压、频率阈值范围设定相同的情况下，系统判断孤岛是否存在，得到的检测结果是不一样的。因此，P、Q来描述盲区存在很大的弊端。一般情况下，孤岛效应方法的检测盲区应尽可能的小，但是现实中，电网的情况很复杂，若将检测盲区设定的太小，则会引起孤岛保护的“误动”。44孤岛效应检测方法随着光伏并网发电装置在发电系统中的推广和普及，孤岛效应发生的机率也逐渐增加，已不可能忽视其带来的安全隐患。当前，孤岛检测技术主要分为两类被动式和主动式。前者主要是通过监控电网的某些状态参量的变化，譬如电压、频率，来判断系统是否处于“孤岛效应”的状态。后者主要是通过并网逆变器定时产生扰动信号，观察电网某些参数是否受到影响，来判断孤岛效应的发生。441被动式孤岛检测与保护通过监控电网状态参数来判断孤岛是否发生的方法为被动式孤岛检测法。但是，被动式检测法存在较大的非检测区域（NONDETECTIONZONE，简称NDZ）。对于并网逆变器的被动式孤岛检测方法来说，系统无需增加额外的硬件电路。根所选参数不同，可分为以下几种33351过压、欠压和过频、欠频检测过压/欠压、过频/欠频孤岛检测是通过保护电路来实时监控光伏并网发电系统。异地开关由于某种原因而跳闸，并且光伏并网发电系统输出功率与负载功率需求不匹配时，电网的相关参数将发生变化，此时可以通过系统软、硬件规定的电网电压的过/欠压保护电路或过/欠频保护电路设置值及时地检测出孤岛效应的发生，同时，继电器动作，在规定的时间内断开逆变器的输出。光伏并网逆变器运行示意图如图22所示。其中，S为断路开关。当断路开关闭合时，光伏系统并网运行，此时光伏并网逆变器输出功率为，RLC负载消耗的功率为，电网给RLC负载提供的功率为QJPINVIVQPLOADLOADJ，则RLC负载的有功、无功功率的计算公式为GRDGRD（420）RVGRIDINVLOAD2（421）12CLARIIL式中，VA为耦合点A处的电压值。当电网工作正常时，耦合点处电压VA的频率、大小始终受电网控制，其值基本保持不变。但是，一旦电网发生故障或失压时，由公式（420）可得出，电网断开前，并网逆变器输出的有功功率与负载所需求的不匹配，即因此，0GRIDPPINVLOA电网断开后，VA的值必定将会变大或变小，直到有功功率达到新的平衡状态。同理，若无功功率出现不平衡，则并网逆变器为了保持单位功率因数输出，频率将发生变化，直到达到新的平衡状态。因此，通过监控耦合点处的电压或频率变化就能判断系统所处状态。但是，当负载所需的功率与并网逆变器输出的功率的不匹配度很小时，即公共点A处的电压、频率变化很小，未超出继电器的正常工作范围，此时继电器不动作，并网逆变器仍向电网输送电能，孤岛检测失败。过压、欠压和过频、欠频孤岛检测法简单，易于实现，成本低，但是存在一定的弊端，对于非纯阻性负载，检测盲区较大，并且不可预测系统孤岛检测所需时间。2相位偏移检测法36相位偏移法的基本思想是监控逆变器输出电流和端电压间相位差的变化。系统正常工作时，为让并网逆变器实现单位功率因数输出，电流控制型逆变器检测耦合点A处电压的过零点，使逆变器的输出电压和电流同电网的同相，即并网逆变器的输出电压和电流相位差为零。孤岛发生时，逆变器输出电压电流的相位差由负载决定，通过检测电压电流之间的相位差是否超出一定的范围，就能判断故障的发生，进而使逆变器切断输出。相位偏移检测法的软件硬件实现简单。光伏并网逆变器自身需要通过锁相环PLL来实现输出电压、电流同电网同频同相，因此，要实现相位偏移孤岛检测只需增加一功能光伏并网逆变器输出电流与耦合点A处电压之间的相位差一旦超过所设定的阈值范围，则逆变器立即停止工作。另外，相位偏移孤岛检测不影响光伏并网逆变器输出电能的质量。相位偏移法也存在弊端，即难以确定相位误差阈值，如果阈值设置的过低，将导致逆变器的误动作。当负载为纯阻性或接近纯阻性时，光伏并网逆变器输出电压和电流之间的相位差很小，以致难以检测孤岛效应的发生。除了以上三种常见的被动式孤岛检测方法外，还有电压谐波检测法3638、检测频率变化的被动式孤岛检测法、基于人工智能和小波分析等的被动式孤岛检测法。442主动式孤岛检测与保护当逆变器输出功率与负载所需求基本相近时，入网点电压、频率等电网的状态参数变化很小，以致被动式孤岛检测法失效，因此，为了解决此类问题，人们提出主动式检测法。主动式孤岛检测法的基本思想是对系统的某些状态参数施加一定的扰动，当系统处于正常状态下时，在电网巨大的平衡作用下，扰动信号产生的作用很小，但是一旦电网停止工作，孤岛发生时，扰动信号产生的作用凸现出来，并迅速累积超出允许的工作范围，这样就能判断光伏发电系统是否处于孤岛效应状态。（1）输出功率扰动法39输出功率扰动法的基本思想是对输出电流施加扰动进而促使输出电压参数发生变化。电网正常工作时，并网逆变器输出电流跟随给定信号，此时，并网逆变器输VG出电流等于；在输出功率扰动算法的作用下，逆变器输出电流正弦参考信号与扰IINVVG动信号存在一定的误差，即。当功率匹配时，若电网跳脱，则系统不能成VIGIINV功检测出孤岛。但是，若并网逆变器对其电流施加一定的扰动，则耦合点A处的电压值取决于逆变器输出电流和负载，即（422）ZIGIINVA上式中，入网点A处电压值VA是在原来的基础上添加了一个电压降，以ZVGI致使电压超出正常工作范围，从而即使在并网逆变器输出功率与负载功率相匹配的情况下也能检测出孤岛状态。对于负载阻抗较大的并网逆变器来说，输出功率扰动法检测盲区很小，但是也存在缺点，对于与电网相连的多个并网逆变器来说，这种方法可能检测失败。相对于总输出功率而言，若单个光伏逆变器起较小作用，则改变单个逆变器输出功率，对整个系统来说，影响很小，以致系统总输出功率变化非常小。但是，如果多个逆变器