光伏逆变器是光伏系统的核心设备，主要作用是把光伏组件发出来的【de】直流【liú】电变【biàn】成符合电网要求的【de】交流电。但【dàn】实【shí】际上逆变器不【bú】仅仅是逆变，而是光伏电站的【de】安【ān】全【quán】管家，逆变器【qì】还承担着光【guāng】伏方阵和电网的监测和【hé】保护，对外界环境防护和【hé】人机交互【hù】等系统级功能。

【黑科技】如何让电流更干净？

在光伏行【háng】业标准NB32004-2013中【zhōng】，逆【nì】变【biàn】器【qì】有100多个严格的技术参数【shù】，每一个参数合格才能拿【ná】到证书【shū】。国家质检【jiǎn】总局每【měi】一年也【yě】会抽查【chá】，对光伏并网逆变器【qì】产品【pǐn】的保护连接、接触电流、固【gù】体绝【jué】缘的【de】工频耐受电压、额定输入输出【chū】、转换效率、谐波和波形畸变、功【gōng】率因数、直流【liú】分量、交流输出侧过/欠【qiàn】压保护等【děng】9个项目进行了检验。

一款全新【xīn】的逆变器，从开发到【dào】量产，要【yào】两【liǎng】年多【duō】时间才能【néng】出来，除了过欠电压保护等功【gōng】能外【wài】，逆变【biàn】器【qì】还【hái】有【yǒu】很【hěn】多鲜为人知的黑科【kē】技，如漏电【diàn】流控制、热设计、电磁兼容、谐波抑制，效率控【kòng】制等等，需要投入大量的人【rén】力和物力【lì】去研发和测试。

本文主要介绍逆变器的本文谐波抑制技术
1、什么是谐波？

我们正常用的【de】电【diàn】都是【shì】正弦波交【jiāo】流电，方向和大小都会产生周期性的【de】变化，我国【guó】的交流电频率是【shì】50Hz，就是每秒种方向变【biàn】化50次【cì】，按照这种频率【lǜ】变化的波【bō】形【xíng】叫基波，电网是97%以上都是基波，还有一部分就是谐波 (harmonic wave)，是指电流中所含有的频率为基波的整数倍的电量，频率为基频2倍【bèi】的谐【xié】波称为二次谐【xié】波【bō】；频率【lǜ】为基频3倍【bèi】的【de】谐波称为三次【cì】谐波；频率为基频n倍（以>1的整数倍【bèi】）的【de】谐波称为n次谐波。此外还规定，频率为【wéi】基【jī】频的奇数倍【bèi】的【de】那【nà】些谐波，统【tǒng】称为奇次谐波【bō】；频率为基频的偶数倍的那些谐波，统称为【wéi】偶【ǒu】次谐【xié】波。

2、光伏逆变器为什么要抑制谐波？

谐波不仅没有用途，还有十分严重的危害。由于大【dà】部【bù】分设备都是包括电动机在内的感【gǎn】性设【shè】备，只【zhī】能吸收基波【bō】，高次的谐波会转【zhuǎn】化【huà】为热量或者振动，造成电【diàn】气设备【bèi】过热、产生振动和噪声，并使绝缘老化，使用寿命缩短【duǎn】，甚至发生故障或【huò】烧毁；在电力传送过【guò】程中，谐【xié】波由于频率高【gāo】，产生的阻【zǔ】抗【kàng】大，因此会多消耗【hào】电能【néng】，造成电能生产、传输和【hé】利用的效【xiào】率降低；谐波可引起电力【lì】系统局部【bù】并【bìng】联谐【xié】振或串联谐振，使谐波含【hán】量放【fàng】大【dà】，造成电容器等设备烧毁，或者某些频段的设备不能正常工作；谐波还会引起继电保【bǎo】护【hù】和自动装【zhuāng】置误动作，使【shǐ】电能【néng】计量【liàng】出现混乱。对【duì】于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重干扰。

3、逆变器如何减少谐波含量

 

组件【jiàn】发出来的是直【zhí】流电，经过【guò】逆变桥【qiáo】变化之后，大小和方向【xiàng】都发生了改变，但还不是纯正弦波【bō】交流电，电流和电压【yā】都不是【shì】连续的【de】，含有大量谐波，要经过处理才【cái】能【néng】变成纯正弦波【bō】交流电，这【zhè】个【gè】过【guò】程就【jiù】是【shì】滤波。光伏逆变器输出谐波【bō】分为两部分【fèn】，一是高【gāo】次谐波，来源于调制方式【shì】，二是低次谐【xié】波，来源于开关死区效应【yīng】、器件参数漂【piāo】移、采样【yàng】误差【chà】、控【kòng】制参数不匹配等。

【黑科技】如何让电流更干净？

逆变器主要从硬件和软件两方面去抑制谐波

硬件上主要是滤波电路，目前逆变器常【cháng】用的滤波方式有：L，LC，LCL等三种方式【shì】。电感是【shì】主要【yào】特【tè】性【xìng】是电流不能突变【biàn】，利用这个特性，可【kě】以把【bǎ】逆变桥不连续【xù】的电流为转变为连续的电流；电容的特性是电【diàn】压不能突变，利用【yòng】这个特【tè】性，可【kě】以把逆变桥不【bú】连续的电压【yā】为转变为连续的电压。

【黑科技】如何让电流更干净？

L为单电感滤波器，结构【gòu】简单【dān】，价格便【biàn】宜，对低频谐波抑制【zhì】作用明显，但高频谐波抑制不够【gòu】理想，需要较大的【de】电感或【huò】者【zhě】较高的频【pín】率来降低谐波电【diàn】流，因此单电感滤波器通常用于小功率离网逆变器；LC为二阶滤波，增加了一个电容，具有较高的滤波能力，一般用于集中式大功率逆变器，后面接隔离变压器，因为最后是电容，多台并联会引起环流；LCL为三阶滤波，增加一个电容和一个【gè】电感，抑制高频谐波能力强，滤波【bō】器【qì】的电感【gǎn】输【shū】出，可以多台并【bìng】联，通常应用于中大功率组串式逆变器，但逆变器控制算法复杂，容易导致系统不稳定。

逆变器软件上采取的主要方法有：

（1）提高开关频率：
逆变器的开【kāi】关【guān】频率越【yuè】高，控制带宽【kuān】越宽，对于【yú】宽范围的电流谐【xié】波抑制更充分【fèn】，为保证稳定性，逆【nì】变器的控【kòng】制带宽通常取开关频率的1/10左【zuǒ】右。逆【nì】变器控制算法中【zhōng】输出电压为正弦波【bō】，当经【jīng】过逆【nì】变器调制输出【chū】PWM波有【yǒu】畸变时，将影响逆变【biàn】器的输出谐波与控制效果。提高开关频率与输出PWM电平数有助于降低PWM波形的畸变率。

（2）并机谐波抵消能力：
1个方【fāng】阵多台组串式逆变器距【jù】离升压【yā】变压【yā】器距【jù】离不一样，线【xiàn】路【lù】阻【zǔ】抗会有差【chà】异。线路【lù】阻抗【kàng】会等效改变【biàn】并网LCL滤波器中的电感，不同的滤波器参数【shù】会改变谐波的相位。当多台【tái】组串式逆变器【qì】并【bìng】联工作【zuò】时【shí】，谐波成分【fèn】将会由于相位的差异而部分【fèn】相互低消，降低系统整体的谐波值。
（3）消除谐波的软件控制技术：
由于逆变器采用高速度的数【shù】字处理器【qì】，可以采【cǎi】用很复杂的【de】算法，如【rú】重复控制的电流【liú】控制器【qì】算法【fǎ】，原理是任何周期性【xìng】的信号都可以【yǐ】分解为直流【liú】、基波【bō】以【yǐ】及【jí】各次谐波【bō】之和，因此只【zhī】要在控制系统的前向【xiàng】通道中在【zài】这些频率处加入无穷大的增【zēng】益，就可【kě】以实现对这些频率处指令的无静差跟踪和扰动抑制。

4、逆变器的电磁兼容标准

中国【guó】和国外关于并网逆变器的标准【zhǔn】（鉴衡【héng】金太【tài】阳标准、IEEE1547、IEC61000-9-22、VDE0126）和并网光【guāng】伏电站的标准【zhǔn】（GB/T 19964-2012、GB 14549、GB 24337、VDE4105、BDEW）对【duì】逆【nì】变器或光伏电【diàn】站【zhàn】的谐【xié】波电【diàn】流【liú】绝对值进行要求。对【duì】于逆【nì】变【biàn】器不同负载【zǎi】率【lǜ】下的谐波电流，要求绝对值不大于【yú】满【mǎn】载下的谐波电流绝对值。中国【guó】金太阳【yáng】标【biāo】准中规定了逆变器额定功率运行时，注入电网中的谐波电流THDi不【bú】超过5%；同【tóng】时，在30%，50%，70%负载点处的谐波电【diàn】流不超【chāo】过额【é】定功【gōng】率【lǜ】运行时的值【zhí】。

来源：古瑞瓦特