分布式光伏逆变器辐射噪声诊断与抑制方法

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1、分布式光伏逆变器辐射噪声诊断与抑制方法摘要：文章对分布式光伏逆变器辐射噪声产生的原理进行分析，并在此基础上提出了光伏逆变器，由传导共模噪声电流引起的线上辐射噪声的新型诊断方法，并采取针对性的方法对该类型的噪声抑制进行探讨，以期为诊断和抑制光伏逆变器辐射噪声提供有价值的参考。关键词：光伏逆变器；辐射噪声；诊断；抑制逆变器耍实现电能的转换需耍依赖于内部复杂的电子元件，这些电子元件开启与关闭时会产生很多EMI噪声，其中频率低的噪声会顺着电路以噪声电流的形式传输，进而形成传导EMI噪声，而高频率的噪声除了沿着电路传输外，还会辐射到空间中成为辐射EMI噪声

2、。1分布式光伏逆变器共模噪声产生原理1.1传导EMI噪声机理由电磁兼容知识可知传导噪声电流分为差模、共模两种噪声类型，其中差模噪声电流主要在中线和火线上产生，共模噪声电流则主要出现在地线与零线、火线上。文章以基于PW.VI控制的分布式光伏逆变器为例，对共模噪声电流的传输原理进行探讨，该逆变器的电路拓扑结构如图1所示，该电路中V1-V4是逆变桥，L0为滤波电感，Cin和CO是滤波电容，剩余部分为控制电路。光伏组件接受太阳照射后首先会将太阳能转化为直流电，然后Cin对其稳压处理，并将直流电送入逆变桥，接着PWM会控制电路使其产生驱动电路,通过控制逆变

3、桥的开关管将直流电转化成交流电，最后通过由CO和L0组合而成的滤波器实现対负载的供电。该电路屮控制波形上升的时间非常短暂只冇8ns,而且噪声频带则能达到39MHzo该噪声通过耦合电容以及开关管形成共模传导噪声电流，进而引发共模噪声的出现。1.2辐射噪声与共模电流的关系分析图1中共模电流的传导方向得出，安全电线产生的电感阻抗值大于参考地面的阻抗，因此当共模电流传输到零线与火线后，最后会流向参考地面。共模电流的这种流向成为导致辐射EMI产生的主要原因。与共模电流相比差模电流在零线与火线Z间的传输，对辐射噪声的产生的影响非常小，一般可忽略不计。共模电流

4、传输过程中会在周須空间中形成辐射场，并且该辐射场的大小可通过下列公式进行计算。EOa(jlZOTPOsinOe)/(4nr)该公式中字母Z0表示自山空间的波阻抗，P0=2n/X其中入表示相关频率的信号波长，□1和I分别表示测试距离、导线的长度和电流数值。当频率不断增加时，导线的物理长度就会与波长的几何尺度可比，此时，在导线上传输的电流分布就会呈现不均匀状态，此时可将导线划分成若干均匀的区段，然后可利用射频电流探头测量每个区段的电流，并从II〜In对其进行标注。然后将测量得出的不同区段中的电磁场大小换算成标准的开阔实验场，并综合分析地面产生的辐射效

5、应，利用下列公式就能获得等效辐射场结果。共模分离网络比较理想的结果是CMTL的数值为零，此时表示共模噪声传输过程中的损耗量较小。另外，DMRR的数值应尽可能的大，以此避免共模噪声信号传输过程中差模噪声耦合其屮。对该网络分离情况进行性能测试，可以得出分离网络的CMTL的数值是-2dB,而DV1RR的数值为-40dB,因此其符合CISPR的相关规定。2.2高频电流探头高频电流探头工作时主要借助电感间的互感，将高频信号引入或耦合到测试电路屮，其内部结构图如图2所示。该结构中的LI>L2分别表不高频电流探头的初、次级自感，而M则为互感。该电流探头具有较高

6、的测试频段，因此能够有效避免人工电源网络性能的不足，保证测试数据的准确性。2.3共模噪声提取系统运用噪声分离网络和高频电流探头能够提取处于分布式光伏逆变器辐射频段的噪声电流。为了实现这提取噪声的功能应将高频电流探头分别和中线、地线和火线、地线相连，并将输岀端与分离网络对应的输入端连接，以及EMI接收机和分离网络的共模输出端连接在一起。通过使用人工电源网络能够大大降低噪声被高频电流探头吸收的可能，进而提高测试结果的精度，并且还能阻止分布式光伏逆变器噪声电流在电网屮传输。3实验与分析为了对分析结果的有效性进行验证，准备使用小功率光伏逆变器对辐射噪声的

7、诊断与抑制进行研究，并使用微波暗室验证效果。测试结果显示60~100MHz频段的共模噪声为60dBuV,当加入某种类型的滤波器后，共模噪声下降到30dBnV,从中能够看出该类型的滤波器具有较好的抑制共模噪声的效果。另外，为了准确的评判该滤波器的对辐射噪声的抑制，将使用3m的微波暗室对使用滤波器前后辐射噪声量进行测量，结果现实未加滤波器前电路中存在较多的辐射噪声，其中频率在100MHz的居多，和提取的辐射噪声电流幅值较大频段大致相当，当使用设计的滤波器后，能够很好的将辐射噪声抑制到规范标准允许的范围内。4结束语本文在研究辐射噪声产生原理的基础上，通

8、过测试辐射噪声产生的电流对辐射噪声进行诊断，并采取有关的抑制措施，取得了较好的抑制效果,并得出了测试分布式光伏逆变器辐射噪声时，有些频率