CGC测试规范电磁兼容.docx

并网逆变器测试大纲 2023-12目录1、静电放电抗扰度42、辐射电磁场抗扰度63、电快速瞬变脉冲群抗扰度84、浪涌抗扰度105、射频传导抗扰度126、传导发射限值147、辐射发射限值178、阻尼振荡波抗扰度199、工频磁场抗扰度2110、电压波动抗扰度22附录A23概述国内光伏逆变器的检测重要依据北京鉴衡认证中心起草的:2023年，鉴衡认证中心根据国内光伏的发展形势，对2023版标准做了修订，形成的CGC/GF004：2023并网光伏发电专用逆变器技术条件。2023版是在2023版标准的基础上，将本来的31项检测项目修订为41项，本测试技术规范将其规整为5个部分：l 16项性能检测涉及转换效率、并网电流谐波、电压不平衡度等。检测项目关注逆变器的效率、谐波及逆变器自身的一部分功能。l 8项保护功能检测涉及电网电压及频率异常响应、防孤岛效应保护等。光伏电站的特点决定其不会像传统的变电站同样，配备各种保护用以保护各级重要的一次设备，而是把保护功能都集成到了逆变器自身，因此逆变器必须可以准确判断各故障并采用一定的措施，使逆变器可以在规定的时间内，停止发电，切断与电网的联系，并可以有效防止故障的扩延。l 3项安全检测涉及绝缘电阻、绝缘强度、防护等级。对于小功率的逆变器，除了进行一些必须的安全检测外，还需考虑防尘、防水等防护规定。l 4项气候环境检测低温启动、高温启动及工作、湿热、温升。重要是考核逆变器低温下的启动能力，高温下的连续工作能力，以及元器件的温升情况。以上实验，逆变器的关键元器件均需达成温度平衡后进行考量。l 10项电磁兼容-传导发射实验、辐射发射实验、电压波动抗扰度实验等。电磁兼容实验一直是逆变器检测的重点和难点，如因滤波器、电容器等选型不妥，结构设计出现考虑不妥等导致传导发射、辐射抗扰度等检测项目超过限值规定。新版标准的发布实行，将更好的指导公司开展生产经营，规范行业健康稳步发展。国内各实验室根据数年来的检测经验，对新版标准的检测项目一一解读，并由鉴衡认证中心起草汇总到一起。 本测试技术规范重要起草单位：XXXXXXXXXX。本技术规范参编单位：XXXXXXXXX本技术规范重要起草人：XXXXXXXXXXXX电磁兼容部分1、静电放电抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.2-20232) 实验目的：评估逆变器经受直接来自人体或人体对邻近设备产生的静电放电时的抗骚扰性能。3) 气候条件静电放电实验特别是空气放电方式受气候条件影响较大，一般实验选择气候条件为：i. 环境温度：1535ii. 相对湿度：30%60%iii. 大气压力：86kPa106kPa4) 实验配置i. 实验由静电发生器、被试设备（这里指逆变器）和一些辅助仪器组成。ii. 实验时，被试设备和实验电缆应放置在0.1m绝缘支撑上，绝缘支撑放置于基准地板之上。一般基准地板采用铜板或其它金属板，铜板厚度规定0.25mm，其它金属材质规定0.65mm，面积规定足够大，鉴于光伏逆变器一般体积较大，接地板规定可以至少伸出逆变器边沿0.5m。图1 静电放电抗扰度实验配置图5) 实验方法i. 实验严酷等级：接触放电6kV ，空气放电8kV。ii. 静电放电施加部位应选择使用和操作人员正常使用时所能接触到的点或面，对于逆变器来说，如：显示屏、开关、按键、门锁以及柜体。iii. 静电放电施加的脉冲时间间隔为1s。iv. 施加静电干扰时，静电枪的电极要垂直于放电表面。v. 实验过程中，逆变器可轻载运营。6) 实验结果在施加静电干扰的过程中，逆变器以不受任何影响为最佳结果。当功能或性能暂时丧失或减少，骚扰停止后逆变器在不通过人为干预的情况下可以自行恢复正常也是允许的。注：实验中经常出现的问题及解决方案由于光伏逆变器自身体积尺寸较大，弱电电路一般离放电点距离较远，直接放电部位外部防护较好（如：显示屏外面罩较厚保护膜、直流、交流开关有较厚绝缘外壳等），所以逆变器一般不会因静电干扰而出现异常。一些容易出问题的情况有：显示屏特别是触摸屏出问题或被打坏，如触摸失灵、控制系统的停止运营、复位等。当出现以上问题时，我们可以通过加强显示屏外围防护和CPU复位电路的滤波解决来解决。2、辐射电磁场抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.3-20232) 实验目的逆变器有也许受到来自无线电广播电台、电视台、手持式无线电收发机、以及各种工业电磁源的骚扰，为了验证逆变器对辐射电磁场的骚扰的承受能力。3) 实验配置i. 实验需要在通过场地校准的电波暗室内进行。ii. 被试设备距离发射天线3m。iii. 被试设备需要放置在高度为0.1m绝缘支撑上（台式设备如小型逆变器应放置在0.8m高的平台上）。iv. 逆变器的引线需有1m暴露在电磁场中。v. 为了保证最严酷的电磁环境，逆变器的外部布线需要水平、垂直布置。图2 辐射电磁场抗扰度实验配置图4) 实验方法i. 实验频率：80MHz1000MHz和1.4GHz2.0 GHzii. 严酷等级：10V/miii. 极化方向：垂直、水平iv. 扫频部位:逆变器前、后、左、右四周v. 调制方式：1kHz正弦波、80%幅度调制vi. 驻留时间：大于500msvii. 逆变器运营状态：可轻载运营5) 实验结果GB/T 17626.3-2023第9条中规定的a类评估标准，即实验过程中及实验后逆变器功能和性能均应正常。注：实验中经常出现的问题及解决方案逆变器功率转换部分工作电路基本由大功率器件组成，10V/m的电磁场强度一般情况下不会导致其不正常工作。但是，逆变器内到监控器的采样电路部分需要我们特别注意，这部分弱电电路有也许在遭受电磁干扰时出现采样不准，从而导致逆变器监控参数的偏差，更严重者或导致过压、欠压故障等。3、电快速瞬变脉冲群抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.4-20232) 实验目的当切断感性负载或继电器触点弹跳时，会出现低能量、上升时间短、反复率高的瞬态脉冲群。受试装置电源、信号、控制及通信端口均有也许经受到该骚扰信号而出现异常。对于逆变器而言，交流并网回路、直流输入回路、控制电路及通信回路都有遭受这种瞬态干扰的情况。3) 实验配置i. 实验由实验发生器、受试设备和耦合去耦装置组成。ii. 实验时，被试设备和实验电缆应放置在0.1m绝缘支撑上，绝缘支撑放置于基准地板之上。一般基准地板采用铜板或其它金属板，铜板厚度规定0.25mm，其它金属材质规定0.65mm，面积规定足够大，鉴于光伏逆变器一般体积较大，接地板规定可以至少伸出逆变器边沿0.1m。iii. 受试设备与其它金属构件（如：金属墙壁）之间距离至少为0.5m。图3 电快速瞬变脉冲群抗扰度实验配置图4) 实验方法i. 严酷等级：2级，实验电压1kV，频率5kHz和100kHz。ii. 极性：正、负。iii. 施加时间：每个极性1min。iv. 干扰所加端口：逆变器直流、交流端口，假如逆变器有控制电源端口和通信端口，则也需要进行实验。v. 实验可采用耦合去耦网络和耦合夹，对直流输入和交流输出端口，一般采用耦合去耦网络，对通信端口，一般用耦合夹。vi. 快速瞬变为一种共模性质的干扰，因此，同一电气回路各条线需组合起来对地之间施加干扰。vii. 实验过程中，逆变器可轻载运营。5) 实验结果GB/T 17626.4-2023第9条中规定的a类评估标准，即实验过程中及实验后逆变器功能和性能均应正常。注：实验中经常出现的问题及解决方案快速瞬变脉冲群单个脉冲上升时间为5ns，脉宽为50ns，因此在频域内会产生频带很宽的信号。此外，现在很多数字电路的时钟信号上升沿也很陡峭，很容易接近快速瞬变脉冲上升时间，所以电快速瞬变脉冲群很容易影响到数字电路。对于逆变器来说，逆变器的功率电路部分一般不会遭受到不能承受的脉冲群干扰，但假如控制电路部分没有做到有效保护或是元器件选择不好，往往会因电快速瞬变脉冲的干扰而出现不正常运营现象。克制电快速脉冲群的有效方法为在被试端口串入合适大小的磁环，使干扰信号通过磁环时电信号转化为热泄放出去。4、浪涌抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.5-20232) 实验目的由雷电波及瞬态操作开关过电压引起，具有上升快、下降慢、高能量的特点。逆变器直流、交流以及通信端口都有也许遭受到浪涌脉冲的干扰，该项实验为了验证逆变器的耐浪涌冲击性能。3) 气候条件这里特别指出，假如相对湿度过高，以至于在逆变器上发生凝露现象，在该情况下则不进行实验。这种情况往往出现在逆变器刚刚做过潮湿实验后。4) 实验配置i. 实验由实验发生器、逆变器和耦合去耦装置组成。ii. 实验时，被试设备和实验电缆应放置在0.1m绝缘支撑上，绝缘支撑放置于基准地板之上。一般基准地板采用铜板或其它金属板，铜板厚度规定0.25mm，其它金属材质规定0.65mm，面积规定足够大，鉴于光伏逆变器一般体积较大，接地板规定可以至少伸出逆变器边沿0.1m。iii. 逆变器与耦合去耦网络间的连线不超过2m。图4 浪涌抗扰度实验配置图5) 实验方法i. 严酷等级：开路电压线-地2kV,线-线1kV。ii. 极性：正、负。iii. 干扰所加端口为逆变器直流、交流端口，假如逆变器有控制电源端口和通信端口（采用屏蔽线），则也需要进行实验，其中通信回路可在屏蔽层施加浪涌干扰。iv. 实验分为线-地和线-线两种实验方式。v. 实验脉冲间隔为60s。vi. 实验过程中，逆变器可轻载运营。6) 实验结果在施加浪涌干扰的过程中，逆变器以不受任何影响为最佳结果。但当一起辅助性功能或性能暂时受到影响且在实验结束后可以自行恢复时，该结果也可被接受。注：实验中经常出现的问题及解决方案浪涌脉冲开路波形为1.2/50s，因此具有高能量的特点。逆变器在做该项实验时，一般要加相应的防雷措施，从而使设备经受浪涌冲击时干扰信号得到有效的泄放。否则，一旦浪涌脉冲进入弱电回路，轻则至设备不正常运营，重则导致相关元件损坏。对于逆变器，防雷器可以有效克制浪涌干扰。5、射频传导抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.6-20232) 实验目的当电气、电子设备处在频率为150kHz80MHz射频发射机发出的电磁场环境中时，电气、电子设备的连接线（如：电源、通信、信号线）会感应到骚扰电压。本实验的目的为验证电气、电子设备骚扰这种骚扰时的抗扰度。验证逆变器遭受到来自工作频率为150kHz80MHz射频发射机骚扰时，是否出现不正常工作状态。3) 实验配置i. 逆变器应置于接地平面0.1m以上绝缘支撑上（小功率台式逆变器可放于0.8m高木桌上）。ii. 所有与逆变器连接的电缆置于接地平面30mm以上绝缘支撑上、iii. 由于逆变器输入、输出电流较大，宜选择钳注入的方法。 图5 射频传导抗扰度实验配置图4) 实验方法i. 实验信号的频率为150kHz80MHz，信号强度为10V，信号需经1 kHz正弦波、80%调制深度的调幅。每个频率点信号驻留施加最低设为500ms，扫频步长低于1%。ii. 实验可采用电磁钳注入的方法，干扰至逆变器方向为耦合，至直流源方向为感性去耦。iii. 干扰过程中，逆变器可选择在低负载下运营。iv. 施加干扰的过程中，重要看逆变器的运营情况。重要功能不能出现影响，如逆变器输出功率的大幅度变化、逆变器停机运营、通信的中断不可恢复连接等，一些辅助功能如显示屏显示、指示灯错误指示等暂时性出现问题是允许的。v. 实验干扰信号要分别施加于直流输入回路、并网输出回路，假如存在控制电路和通信回路，则这些回路也需要分别施加干扰。干扰的施加方式也采用钳注入方法即可。5) 实验结果在施加射频传导干扰的过程中，逆变器以不受任何影响为最佳结果。但当一起辅助性功能或性能暂时受到影响且在实验结束后可以自行恢复时，该结果也可被接受。注：实验中经常出现的问题及解决方案一般情况下，逆变器功率电路部分不存在弱电模拟电路，也不存在运算放大电路。逆变器的功率电路中也都是大电流高电压信号，一般射频传导干扰不会对其导致影响。一旦该项出问题，则需要采用磁环、滤波器来进行滤波解决，当然磁环、滤波器的参数选择需要通过实验来拟定。6、传导发射限值1) 标准依据：GB 17799.3和GB 17799.42) 实验目的 检查连接到低压公用电网、工业电网和专用电网的电气、电子设备在运营过程中所产生的骚扰电平会不会对连接到同一电网上的其他设备导致骚扰，以使其他设备不能正常工作。对于逆变器，其在正常工作时，不会产生过多骚扰信号以至于对电网导致污染或是对挂在同一电源系统的相邻设备导致不能承受的骚扰。重要通过逆变器的交流并网回路对电网进行骚扰。3) 实验配置i. 对于小功率逆变器，假如LISN（人工电源网络）容量允许的话，首选采用LISN进行测试；假如逆变器输出容量高于LISN容量，则可采用电压探针的方式。ii. 实验由测量接受机、受试设备和LISN或电压探针组成。iii. 实验时，被试设备和实验电缆应放置在0.1m绝缘支撑上，绝缘支撑放置于基准地板之上。一般基准地板采用铜板或其它金属板，铜板厚度规定0.25mm，其它金属材质规定0.65mm，面积规定足够大，鉴于光伏逆变器一般体积较大，接地板规定可以至少伸出逆变器边沿0.1m。iv. 由于功率大小对电磁发射限值具有一定影响，所以假如条件允许，逆变器最佳运营在额定功率下。v. 为滤除外界干扰信号（如：广播信号），实验需在屏蔽室内进行。图6 传导发射限值实验配置图4) 实验方法i. 假如采用LISN进行测量，则逆变器的并网输出回路需要通过LISN接入电网，使得逆变器在工作时其发出的骚扰信号可以被LISN采集。ii. 假如采用电压探针进行测量，则探针应当分别牢固接在并网端的A、B、C三相上，地线端牢固接在接地端子上。用电压探针测量时，不光逆变器发出的骚扰被采集到，电网侧的骚扰信号也被采集。所以，用电压探针进行实验时，一定要选择干净的电网。iii. 根据逆变器的设备类型（工业环境用和民用、商业环境用），GB 17799.3和GB 17799.4规定了不同的限值，相对来说，GB 17799.3规定限值更为严酷。所以实验前，一方面要拟定逆变器需要做A类还是做B类，然后再对接受机设定相应的限值线。iv. 传导发射限值测试频率为150kHz30MHz。v. 实验环节分预测试和终测两部分，最终结果要看终测。5) 实验结果只有准峰值和平均值测试结果均满足标准规定期，测试结果才算合格。假如峰值扫频结果不超平均值限值，则不需要再进行平均值扫频。注：实验中经常出现的问题及解决方案对于逆变器来说，由于其内部开关元件IGBT的存在，当IGBT进行工作时，往往会产生很高的电磁骚扰信号，其发射功率会在150kHz30MHz表现很丰富。所以，该项实验为逆变器在认证过程中一般最容易出问题的项目。解决问题的方法一般问采用滤波器、磁环进行滤波，这时滤波器的内部材料、设定参数一定要选择合适，才干起到立竿见影的效果。此外，假如采用电压探针进行实验，在正常实验前需要评估电网的干净限度，电网不干净的话，有必要对电网进行滤波解决。7、辐射发射限值1) 标准依据：GB 17799.3和GB 17799.42) 实验目的逆变器在正常运营时，会以空间辐射的形式向四周发射电磁波骚扰信号。为了在周边工作的其它电子电气设备不至于受到影响，逆变器发出的该骚扰信号从量值上必须加以控制。3) 实验配置i. 实验由测量接受机、接受天线、电波暗室组成。ii. 逆变器放置于电波暗室的转台中间，逆变器距接受天线的距离为10m。iii. 逆变器需要放置在高度为0.1m绝缘支撑上。图7 辐射发射限值实验配置图4) 实验方法i. 实验分垂直极化和水平极化两个极化方向，一方面固定接受天线高度和转台角度（如天线1m高，转台0度）。ii. 对逆变器进行频率为30MHz1000MHz预扫，然后对比较靠近限值的几个频率点进行终测。终测时，要分别升降天线和转动转台。iii. 根据逆变器的设备类型（工业环境用和民用、商业环境用），GB 17799.3和GB 17799.4规定了不同的限值，相对来说，GB 17799.3规定限值更为严酷。所以实验前，一方面要却拟定逆变器需要做A类还是做B类，然后再对接受机设定相应的限值线。5) 实验结果只要终测的准峰值结果不超过标准规定的限值线，则认为结果被接受。注：实验中经常出现的问题及解决方案对于逆变器来说，由于其内部开关元件IGBT的存在，当IGBT进行工作时，往往会产生很高的电磁骚扰信号。另对于大功率逆变器，由于其体积大，结构复杂，内部发射元件数量多，发射功率大，多种频率电磁骚扰信号混淆一起，往往会导致测试结果的不抱负。要想顺利通过该项实验，目前最有效的方法就是隔断电磁波发射的通道。这里我们推荐，在不增长大的成本的前提下，机柜整体可做双层机箱解决，或是对内部关键模块及关键元件如IGBT做屏蔽解决。机箱的缝隙、开孔、出线也往往是电磁波泄漏出来的通道，所以这些地方也需要做屏蔽解决。8、阻尼振荡波抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.12-19982) 实验目的中、高压开关操作会产生阻尼振荡波干扰信号。为了验证电气、电子设备对这种骚扰信号的抗扰度。3) 实验配置i. 实验由实验发生器、辅助设备、逆变器和耦合去耦装置组成。ii. 实验时，被试设备和实验电缆应放置在0.1m绝缘支撑上，绝缘支撑放置于基准地板之上。一般基准地板采用铜板或其它金属板，铜板厚度规定0.25mm，其它金属材质规定0.65mm，面积规定足够大，鉴于光伏逆变器一般体积较大，接地板规定可以至少伸出逆变器边沿0.1m。iii. 逆变器、实验设备、辅助设备、耦合去耦网络要可靠接地。图8 阻尼振荡波抗扰度实验配置图4) 实验方法i. 严酷等级：共模电压2.5kV,差模1kV。ii. 极性：正、负。iii. 频率：1MHz和100kHz。iv. 干扰施加次数：正、负各5次。v. 干扰所加端口为逆变器直流、交流端口，假如逆变器有控制电源端口和通信端口（采用屏蔽线），则也需要进行实验，其中通信回路可在屏蔽层施加。vi. 实验过程中，逆变器可轻载运营。5) 实验结果符合GB/T 17626.12-1998第9条中的b类规定。干扰过程中允许逆变器出现性能或功能暂时减少，干扰过后自行恢复正常，不需要人为干预。注：实验中经常出现的问题及解决方案对逆变器控制电路施加阻尼振荡波干扰时，有也许会出现控制电路工作不稳定的情况。9、工频磁场抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.8-20232) 实验目的导体中有工频电流流过，就会产生工频磁场。当电气、电子设备处在这种磁场环境中时，就会受到工频磁场的骚扰。本实验为了验证电气、电子设备遭受到稳定、连续磁场的抗扰度。3) 实验配置i. 逆变器应放置于接地平面0.1以上绝缘支撑上。ii. 与逆变器连接的电缆有1m暴露在磁场中。图9 工频磁场抗扰度实验配置图4) 实验方法i. 浸入法受线圈尺寸的限制，一般只有小功率逆变器才干采用这种施加方法。ii. 邻近法大功率逆变器一般体积较大，线圈尺寸无法满足侵入法规定，这时只能考虑采用邻近法。5) 实验结果GB/T 17626.8-2023第9条中规定的a类评估标准，即实验过程中及实验后逆变器功能和性能均应正常。10、电压波动抗扰度1) 标准依据：GB/T 17626.14-20232) 实验目的对于连接到公用网络、工业网络和发电厂的设备，遭受到这些网络电压出现上下小幅值反复、阶跃式波动时的耐受限度。3) 实验方法i. 严酷等级：2级。ii. 起始电压：Un、Un-10%Un和Un+10%Un。iii. 波动电压：U=+8%Un、U=+8%Un和U=-8%Un。iv. 反复周期：T=5s。v. 连续时间：t=2s。4) 实验端口输入电源端口，对于逆变器而言为逆变器的控制的控制电路。对于控制电路不能与主电路分开的逆变器，该项实验不合用。5) 实验结果GB/T17626.14-2023中规定的a类规定，即：干扰过程中及干扰过后逆变器性能或功能均正常。注：常见问题设备内储能器件性能减少（如电容器） 、纹波增大、控制系统功能受到影响。附录A引用文献1. GB 7260.2-2023 不间断电源设备（UPS） 第2部分：电磁兼容性（EMC）规定（IEC62040-2：2023,IDT） 2. GB 19939-2023 光伏系统并网技术规定3. GB/T 17626.2-2023 电磁兼容 实验和测量技术 静电放电抗扰度实验（IEC 61000-4-2:2023,IDT）4. GB/T 17626.3-2023 电磁兼容 实验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度实验（IEC 61000-4-3:2023,IDT）5. GB/T 17626.4-2023 电磁兼容 实验和测量技术 电快速瞬变脉冲群抗扰度实验（IEC 61000-4-4:2023,IDT）6. GB/T 17626.5-2023 电磁兼容 实验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度实验（IEC 61000-4-5:2023,IDT）7. GB/T 17626.6-2023 电磁兼容 实验和测量技术 射频场感应的传导骚扰抗扰度（IEC 61000-4-6:2023,IDT）8. GB/T 17626.8-2023 电磁兼容 实验和测量技术 工频磁场抗扰度实验（IEC 61000-4-8-2023,IDT） 9. GB/T 17626.12-1998 电磁兼容 实验和测量技术 阻尼振荡波抗扰度实验（IEC 61000-4-12:1995,IDT） 10. GB/T 17626.14-2023 电磁兼容 实验和测量技术 电压波动抗扰度实验（IEC 61000-4-14:2023,IDT）11. IEC 62109-1-2023 光伏发电系统用电力转换设备的安全 第1部分 通用规定12. IEC 62109-2-2023 光伏发电系统用电力转换设备的安全 第2部分 对逆变器的特殊规定