基于可再生能源电能转换系统电磁兼容标准研究

摘要：本文通过对可再生能源电能转换装景电路拓扑结构分析的基础上，对其内部各部分标准进行研究与比较，从丽制定出可再生能源电能转换系统电磁兼容相应标准，并可根据标准制定出相应的可再生能源电磁兼容测试方法。基于可再生能源电能转换系统电磁兼容标准研究，实验结果证明该标准的可适用性。
关键词：电磁兼容；可霉生能源；测试标准；拓扑结构

1前言
随着全球变暖、能源危机问题的日益严重以及国家发展低碳经济的政策不断台，基于风能和太阳能等可再生能源为主的发电技术亦愈加受到重视。在发改委印发的《可再生能源产业发展指导目录》中就已明确指出，”可再生能源发电的电磁兼容技术仍处于研发阶段”，因此，结合围家有关指导性文件以及可再生能源产业自身特点，对现有标准进行对比测试，成为可在生能源电能转换系统电磁兼容研究中的一个重要问题。
可再生能源并网发电系统主要是指风力发电系统和光伏发电系统。由于风力的不确定性，风力发电机通常输出为电压、频率不断变化的交流电，囚此需要通过整流器变换成直流电，再经过直流稳压环节并通过逆变器和变压器将稳定的交流电并人电网；另一方面，在太阳能发电系统中，太阳能通过
光电转换阵列直接转化为直流电，然后也通过逆变器和变压器将转换后的交流电并人电网。由此可见，在基于上述的电能转换系统中，换流过程将产生上升沿和下降沿均较陡的脉冲能量，同时还由于大量使用电力电子开关器件，其快速动作带来的高du／dt和di／dt变化量可以通过电路中存在的杂散电感和杂散电容对外传播，因此使得这些高频信号能量得以在电能转换系统中以传导耦合方式相互干扰，从而在功率回路中产生大量的差模和共模传导干扰噪声，一般规定传导干扰噪声频率在10KHz一30MHz。这些干扰噪声可以通过电力线进入电网系统从而产生较严重的电磁干扰问题，并直接影响并网电能的质量及推广。
综上所述，结合我省风能、光伏产业在我国的特殊地位，以及风能、光伏产业自身存在的问题，本文对我国乃至国外已有关于可再生能源电能转换装置电磁兼容标准进行了对比研究，并根据标准，制定相应的测试方案。
2可再生能源结构分析与标准对比
对可再生能源电能转换系统标准的对比研究，首先需要对其系统结构进行分析，以确定所需研究的标准内容。本文以基于Z源功率变换器的风力发电系统和光伏发电系统为例，通过对其拓扑结构的分析，从而确定可再生能源电能转换系统所需要通过的标准。
2．1基于Z源功率变换器的风能逆变系统
利用z源功率变换器的风力并网发电系统电路与控制结构如图1所示，该系统由永磁同步风力发电机及负载、整流器、阻断二极管、Z源网络、H桥式逆变电路和交流电感等组成。
风能推动风力发电机从而产生交流电能，该交流电通过整流器和电解电容c后转变为直流电，通过Z源功率变换

2．2基于Z源功率变换器的太阳能逆变系统
采用Z源功率变换器的光伏并网发电系统主电路控制结构如2所示，该系统主曼由光伏电池，Z源网络、逆变系统、半波电抗器等组成。

月的。
2．3可再生能源标准对比
通过对可再生能源电能转换装置拓扑结构的分析，不难发现，在风能发电系统中，所需要制定的标准主要为针对风力发电机、AC／DC整流环节、DC／DC斩波变压环节、DC／AC逆变环节；在光伏发电系统中，所需要制定的标准主要为针对太阳能电池特性、DC／DC斩波变压环节、DC／AC逆变环节。因此可按照标准制定对象的不同，将可冉生能源电能转换标准分为风力电机标准(表1)，光伏系统标准(表2)和电能变换标准f表3)。

在电磁兼容方面，这些标准主要参照GB17625，2-GB
17625．11所制定，其要求如下所示：
①电压波动和闪烁：逆变器并网运行时在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁应不超过GB17625．2(额定电流不大于16A的设备)或GB／Z17625．3(额定电流大于16A的设备)规定的限值。
②发射要求：a)在居住、商业和轻工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射应不超过GB17799．3规定的发射限值。
h)连接到T业电网和在T业环境中正常T作的逆变器的电磁发射应不超过GB17799．4规定的发射限值。
③抗扰度要求：a)静电放电抗扰度应符合GB／T17626．2标准抗扰度等级3的要求，即空气放电8kV和接触放电6kV，试验结果应符合GB／T17626．2标准第9条中b类要求。b)射频电磁场辐射抗扰度应采用GB／T17626．3试验等级3的要求，试验场强10V／m，试验结果应符合GB／T17626．3标准中a类要求。c1电快速瞬变脉冲群抗扰度应采用GB／T17626．4试验等级2的要求，电源端±lkV，试验结果应符合GB／T17626．4标准中a类要求。d)浪涌(冲击)抗扰度应对电源端口施加1．2／50us的浪涌信号，试验等级为线对线±1kV，线对地±2kV，试验结果应符合GB／T17626．5标准中第9条b类要求。
e)射频场感应的传导骚扰抗扰度应采用GB／T17626．6中试验等级3，试验结果应符合GB／T17626．6标准中a类要求。f)电压降、短时中断和电压变化的抗扰度���根据逆变器的预期工作环境，按GB／T17626．11中附录B的规定选择试验等级，逆变器应能承受所选试验等级的电压暂降、短时中断和电压变
化的抗扰度试验。
根据标准要求，可设计相应实验对可再生能源电能转换系统并网发电中电磁兼容进行测试，其设计方法如下：
①电压波动和闪烁试验：并网运行时逆变器在低压供电系统中产生的电压波动和闪烁按GB17625．2(额定电流不大于16A的设备)或GB／Z17625．3(额定电流大于16A的设备)规定的方法测量。
②发射试验：a)在居住、商业和轻工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射试验按GB17799．3规定的方法进行：b)连接到工业电网和在工业环境中正常工作的逆变器的电磁发射试验按GB17799．4规定的方法进行。
③抗扰度试验
a)静电放电抗扰度试验
检验要求3a)静电放电抗扰度，按GB／T17626．2规定的方法进行。
b)射频电磁场辐射抗扰度试验
检验3b)射频电磁场辐射抗扰度，按GB／T17626．3规定的方法进行。
c)电快速瞬变脉冲群抗扰度试验
检验3c)电快速瞬变脉冲群抗扰度，按GB／T17626．4规定的方法进行。
d)浪涌(冲击)抗扰度试验
检验3d)浪涌(冲击)抗扰度，按GB／T17626．5规定的方法进行。
e1射频场感应的传导骚扰抗扰度试验
检验3e)射频场感应的传导骚扰抗扰度，按GB／T17626．6
规定的方法进行。
f)电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度试验检验3f)电压暂降、短时中断和电压变化的抗扰度，按GB／T17626．11规定的方法进行。
3可再生能源电磁兼容实验
根据GB17799．3中对传导电磁干扰噪声要求，检测该标准对可再生能源电能转换装置的可适用性。可再生能源电能转换装置系统的结构与传统测设备不同，其引起电磁干扰噪声的主要部分当是用于与电网并网的逆变系统的EMI噪声，因此，根据线性阻抗稳定网络的结构原理，想要测量逆变系统并网时的电磁干扰噪声，应该采用如图3所示的测量方法

4总结
通过对基于可再生能源电能转换系统电磁兼容标准研究与比较，从而制定出可再生能源电能转换系统电磁兼容相应标准，并可根据标准制定出相应的可再生能源电磁兼容测试方法。实验结果证明该标准的可适用性。