光伏逆变器直流分量

光伏漫谈4- 逆变器拓扑结构

光伏逆变器作为光伏发电核心设备，其设计与应用根据不同功率需求与场景，采用的电路拓扑结构存在显著差异。主要拓扑结构包括工频隔离、高频隔离、非隔离以及特殊的组串式逆变器NPC拓扑等。

工频隔离逆变器采用工频50Hz变压器实现功率传输，结构相对简单，由整流桥、滤波和工频变压器组成，但受限于体积较大的变压器，实际应用中较少使用。

高频隔离逆变器在微型逆变器中较为常见，为了保障人体安全，需要在交流与直流侧隔离。此拓扑结构采用高频隔离，可显著减小体积。三种常用拓扑结构包括昱能的250W微型逆变器、禾迈MI-700的交错反激拓扑以及不含直流母线串联谐振的拓扑。前两种拓扑在高压电容使用、控制复杂度和效率上有所差异，后者则无需高压电容，但需要增加低压大电容，控制简单，适合小功率应用。

非隔离逆变器通过直接将光伏输入升压至工频信号，进而实现组串式逆变，相比隔离型，此类逆变器效率更高、成本更低，但存在零点偏移、直流分量等问题。为解决此类问题，可以采用交流或直流旁路方式隔断DC分量。专利H5技术通过5个开关管实现了直流旁路逆变器，通过交替控制实现完整的正弦输出。

组串式逆变器中，NPC三电平逆变器因其效率高、谐波小而广受青睐。I型NPC结构正负半周期由不同的IGBT承担开关损耗，ANPC结构则通过在每个IGBT旁并联IGBT来平衡内（Q2和Q3）外（Q1和前）管之间的损耗。T型三电平拓扑则通过减少开关损耗，提高效率，但需要IGBT耐压达到母线电压的两倍，适用于低压系统或高压功率管应用。

随着功率器件特性和耐压的提升，某些拓扑结构的竞争力增强。同时，学术研究的深入与功率器件的变化将催生更多逆变器拓扑，进一步提升应用效率，降低体积和成本。技术发展将持续推动逆变器拓扑的创新与优化。

逆变器直流分量故障怎么处理？

绝缘阻抗低故障处理：使用排除法确定问题组串。逐一连接逆变器输入侧的组串，利用逆变器开机检测绝缘阻抗的功能，查找低阻抗的组串。发现问题后，重点检查直流接头是否有水浸或烧熔短接支架的情况，同时检查组件是否有边缘烧毁导致的漏电问题。

母线电压低故障处理：若在早晨或傍晚时段出现，属于正常现象，因为逆变器正在尝试极限发电条件。若在白天正常时段出现，采用排除法检测，方法同上。

漏电流故障处理：这类问题通常由安装质量不佳引起，如错误的安装地点或使用低质量设备。可能的故障点包括低质量直流接头、组件安装不当、并网设备质量低或进水漏电。一旦出现问题，可通过喷洒粉末定位漏电点并进行绝缘处理。如果问题源于材料本身，则需更换材料。

直流过压保护故障处理：随着组件效率提高和功率等级提升，组件的开路电压和工作电压也在上升。设计时必须考虑温度系数问题，以防低温时出现过压损坏设备。

逆变器开机无响应故障处理：确认直流输入线路是否正确连接，直流接头具有防呆设计，但压线端子没有。仔细阅读逆变器说明书，确保正确连接正负极。逆变器内置反接短路保护，正确接线后应能正常启动。

逆变器综合试验平台主要实验和检测项目

逆变器综合试验平台作为光伏领域的关键检测工具，其主要实验和检测项目涵盖了效率、并网、功率、保护、通讯、自动控制、安全防护、温升等多方面，全面保障了逆变器的性能与安全。

转换效率试验评估逆变器将直流电转换为交流电的效能，是检验其核心性能的关键。并网电流谐波试验则关注逆变器输出电流中的谐波成分，评估其对电网的干扰程度。功率因数测定试验用于测量逆变器输出功率的品质，确保电力利用效率。

压响应试验、电网频率响应试验评估逆变器在不同电压和频率变化下的稳定性和适应性。直流分量试验、电压不平衡度试验、防孤岛效应保护试验、低电压穿越试验、交流侧短路保护试验、防反放电保护试验、极性反接保护试验、直流过载保护试验、直流过压保护试验等则关注逆变器的保护功能，确保其在异常情况下的安全运行。

通讯功能试验验证逆变器的远程监控和数据传输能力，自动开关机试验和软启动试验评估其操作的便捷性和稳定性。绝缘电阻试验、绝缘强度试验、防护等级试验等则关注逆变器的电气安全和环境适应性。

有功功率控制试验、电压/无功调节试验、温升试验评估逆变器的功率控制和散热能力。方阵绝缘阻抗检测试验、方阵残余电流检测试验则关注逆变器与光伏方阵的接口安全。连续工作试验和电压波动与闪烁试验则评估逆变器的长期稳定性和对电网波动的适应性。

最大功率追踪（MPPT）精度试验则评估逆变器在不同光照条件下的发电效率，全面展示了逆变器综合试验平台的检测能力，确保光伏逆变器在实际应用中的高效、稳定、安全。

逆变器综合试验平台的设计符合新版光伏逆变器标准CNCA/CTS 0004-2009A《光伏并网发电专用逆变器技术条件》，不仅适用于逆变器的出厂试验、型式试验、研发试验，而且其广泛的检测项目和全面的性能评估能力，为提升光伏逆变器的质量和性能提供了强有力的技术支撑。

光伏并网系统中什么情况下需要防逆流装置？

光伏逆变器在将光伏组件产生的直流电转换为交流电的过程中，会混入直流分量和谐波，导致三相电流不平衡及输出功率的不确定性。尽管目前尚无有效的治理手段，这些因素在向公共电网输送功率时，会对电网造成谐波污染，进而引发电网电压波动和闪变等问题。当众多光伏电源向电网供电时，会进一步恶化电网的电能质量。因此，这类光伏发电系统需要配备防逆流装置，以防止逆功率的产生。

在低压配电网中，光伏并网发电系统的光伏功率一般不应超过上级配电变压器容量的20%。电网公司通常要求光伏并网系统为不可逆流发电系统，即所发电力应由本地负荷消耗，多余的电力不得通过低压配电变压器反向送入上级电网。为此，系统需配置防逆流控制器，通过监控配电变压器低压出口侧的电压和电流信号来调整发电功率，从而实现光伏并网系统的防逆流功能。

选择光伏并网点时，需考虑如何有效防止逆流。在低压400V侧并网时，如果光伏电站白天产生的电力远小于负荷，则无需安装防逆流装置。只有当光伏电站的发电量超过负荷时，才会出现逆流现象，通常有两种情况：一是电力流向同级的其他负荷，二是电力流向上一级变压器，这可能导致变压器受到冲击甚至引发事故（如停电）。从技术风险角度考虑，在光伏电站容量超过负荷20%的情况下，应考虑安装防逆流装置，以避免进入上级电网的风险。

低压并网系统发电通常为内耗型，发电功率主要由负荷消耗。对于配备防逆流装置的发电系统，在理想状态下，并网点的电网电压和电流不会因内部负载的增减而变化，因为负载变化时发电功率也随之调整，从而维持系统内部平衡，不对外部电网产生影响。但在实际情况中，由于控制器调节存在时间延迟，当负载变化时，短期内并网点的功率会有所波动，但这种波动通常较小，因为负载变化时，发电功率也会相应调整，以保持发电功率与负载变化的一致性。

Easygo实时仿真丨光伏逆变器在环测试解决方案

一、光伏行业的蓬勃发展与挑战

在全球应对气候变化和能源安全的迫切需求下，太阳能作为清洁、可再生的能源，正引领光伏行业进入崭新的发展阶段。特别是在新兴市场，光伏发电的潜力巨大，已成为未来市场竞争的焦点。随着规模化生产，光伏组件成本下降，技术革新如高效电池、薄膜技术等，提升了光伏系统的性能和经济效益。

二、光伏逆变器在环测试：关键环节

光伏逆变器是连接光伏系统与电网的桥梁，其入网检测至关重要。它确保了系统与电网的兼容性和安全性，包括：

并网检测：检查逆变器对电网状态的准确感知和同步能力，确保稳定注入电能。

电气参数检查：逆变器的电流、电压、频率、功率因数需符合严格的电网标准。

动态响应：评估逆变器对电网动态变化的快速响应和故障恢复性能。

防电击保护：确保逆变器的安全特性，包括接地保护和绝缘性能，符合国际安全标准。

电网保护功能：测试逆变器过电压、过频、过流保护，以及在故障时的断开机制。

三、EasyGo的创新解决方案：基于半实物仿真的测试平台

EasyGo的实时仿真解决方案，如采用CPU+FPGA的HIL硬件在环仿真器，为企业工程师提供了强大工具。例如：

研究和测试不同拓扑结构的光伏变流器，确保稳定性和可靠性。

模拟分布式能源接入电网时的电能质量，验证新型控制算法的效能。

采用PXIBox 5442，将关键电路模型部署在FPGA上，实现高效仿真和实时控制测试。

四、基于EasyGo的实时仿真测试内容

EasyGo的实时仿真平台不仅执行严格的入网标准测试，如频率扰动、电压穿越、孤岛效应预防，还关注电能质量，如功率因数、谐波、直流分量。这样，企业可以有效避免控制器问题，确保测试平台的安全性和效率。

通过这些详细的测试，EasyGo为光伏逆变器的高效、安全运行提供了强有力的支持，助力光伏系统的可靠接入和优化。

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