光伏逆變器認證標準研究

丁成功，王升鴻

(中華人民共和國工業和信息化部電子第五研究所，廣州 510610)

大力發展并廣泛使用具有較高可靠性和穩定性的光伏發電系統，對緩解日益嚴重的能源危機和環境污染具有十分重要的戰略意義。逆變器作為光伏發電與交流負載或交流電網接口的核心裝置，在光伏發電中起著至關重要的作用。逆變器的逆變效率、輸出電能質量、長期工作的可靠性以及平均無故障時間等性能，直接決定著光伏發電的整體效率、工作可靠性、使用壽命、發電成本等。因此研究光伏發電逆變器認證標準及其可靠性檢測技術，對逆變器的可靠性進行嚴格、規范、權威的論證、驗證和確認，對于提高光伏發電長期工作的穩定性和安全性都有十分重要的現實意義和巨大的經濟價值。

1 離網逆變器認證要求

1.1 認證標準的變更

根據最新發布的金太陽產品認證規則CQC33-461232-2012的規定，離網型太陽能逆變器依據標準GB/T 20321.1-2006《離網型風能、太陽能發電系統用逆變器 第1部分:技術條件》和 GB/T 20321.2-2006《離網型風能、太陽能發電系統用逆變器 第2部分:試驗方法》進行檢測和認證，而舊版本的實施規則規定離網太陽能逆變器依據國家標準GB/T 19064-2003的相關內容來進行檢測和認證。

1.2 認證單元劃分

根據最新發布的金太陽產品認證規則CQC33-461232-2012的規定，離網型太陽能逆變器認證單元依據以下幾點要求進行劃分:

1)控制器、逆變器及控制逆變一體機作為不同的單元申請。

2)風能、太陽能和風光互補的產品作為不同的單元申請。

3)制造商、生產廠或生產場地不同的產品作為不同的單元申請。

4)按產品額定輸出功率P的范圍劃分認證單元，具體劃分如下:P≤1.0 kVA、1.0 kVA＜P≤7.5 kVA、7.5 kVA＜P≤20 kVA和20 kVA＜P≤50 kVA，同一申請單元中的全部型號只允許在一個額定輸出功率范圍里，不可以覆蓋到其他范圍。

5)同一申請單元的產品具有相同的電氣結構、相同的設計、相同的工藝流程和相近的關鍵零部件。

注1:電氣結構的含義是產品結構設計中與電氣安全(例如:電氣間隙、爬電距離、絕緣等級、抗電強度等)有關的結構。

注2:相近的含義是電氣間隙、爬電距離、絕緣等級、抗電強度等與電氣安全有關的參數完全相同。

1.3 標準對逆變器電性能要求

逆變器應具備輸出電壓自動調節功能，當輸入直流電壓在額定值的85%到120%范圍內變化時，其方波輸出端電壓變化范圍應不超過額定電壓值的±10%;正弦波輸出端電壓變化范圍應不超過額定電壓值的±5%;逆變器的輸出頻率變化范圍應不超過規定值的±5%;逆變器輸出波形為方波時，諧波分量應小于或等于10%;逆變器輸出波形為正弦波時，諧波分量應小于或等于5%;在額定輸出狀態下，其輸出容量不大于2 kVA的逆變器，效率大于或等于80%;在額定輸出狀態下，其輸出容量大于2 kVA的逆變器，效率大于或等于85%。

1.4 標準對逆變器環境適應性要求

標準中規定了逆變器對低溫和高溫的環境適應性要求。低溫試驗應符合GB/T2423.1-2008中試驗Ab規定的程序和試驗條件:將帶額定負載的被試驗逆變器裝入試驗箱(室)內，開動冷源，使試驗箱(室)溫度保持在-10℃ ±3℃，連續工作8 h;試驗時每隔4 h按規定進行一次主要性能指標的測量(輸出電壓、頻率、波形、保護功能)，其結果應能滿足正常工作的要求。高溫試驗應符合GB/T2423.2-2008中試驗Bb規定的程序和試驗條件:將帶額定負載的被試驗逆變器裝入試驗箱(室)內，將試驗箱(室)升溫，使其溫度保持在40℃ ±3℃，連續工作8 h;試驗時每隔4 h按規定進行一次主要性能指標的測量(輸出電壓、頻率、波形、保護功能)，其結果應能滿足正常工作的要求。

2 并網逆變器認證要求

2.1 認證標準的變更

對舊版認證標準CNCA/CTS 0004-2009的部分內容進行了增補后形成的新版標準CNCA/CTS 0004-2009A《并網光伏發電專用逆變器認證技術條件》已于2011年8月22日發布，于2012年3月1日起實施[1]。根據最新發布的金太陽產品認證規則CQC33-461239-2011的規定，光伏并網逆變器金太陽認證采用標準CNCA/CTS 0006-2010(IEC62109-1:2010)光伏發電系統用電力轉換設備的安全(第一部分:通用要求)和CNCA/CTS 0004-2009A《并網光伏發電專用逆變器認證技術條件》，并網逆變器應滿足上述認證標準的全部適用項目[2]。

2.2 認證單元劃分

根據2011年12月30日發布的金太陽產品認證規則CQC33-461232-2012的規定，光伏并網逆變器認證單元依據以下要求進行劃分:

1)原則上按產品型號申請認證。同一生產者(制造商)、同一型號、不同生產企業的產品應分為不同的申請單元，型式試驗僅在一個生產企業的樣品上進行，必要時，其他生產企業應提供樣品和相關資料供認證機構進行一致性檢查。

2)產品電氣結構、安全關鍵部件和材料完全相同的，而且所使用的控制板和控制軟件一樣(以下稱系列產品)可作為一個單元申請認證，原則上應明確同一單元內產品的具體型號。

2.3 標準對逆變器電性能要求

CNCA/CTS 0004-2009A《并網光伏發電專用逆變器認證技術條件》對逆變器的電性能規定如下[3-7]:

1)轉換效率。無變壓器型逆變器最大轉換效率應不低于96%，含變壓器型逆變器最大轉換效率應不低于94%。

2)并網電流諧波。輸出電壓波形畸變率及各次諧波滿足國標GB/T14549-1993《電能質量-公用電網諧波》的要求;逆變器額定功率運行時，注入電網的電流諧波總畸變率限值為5%。

3)功率因數。當逆變器輸出有功功率大于其額定功率的50%時，功率因數不小于0.98(超前或滯后);輸出有功功率在20% ～50%時，功率因數不小于0.95(超前或滯后)。

4)電網電壓響應。逆變器對異常電壓的反應時間應滿足表1的要求，在電網電壓恢復到允許的電壓范圍時逆變器應能正常啟動運行。

表1 逆變器對異常電壓的反應

5)電網頻率響應。電網頻率在額定頻率變化時，逆變器的工作狀態應滿足表2的要求。

表2 電網頻率響應

6)電壓不平衡度。輸出電壓三相不平衡度滿足國標GB/T15543-2008《電能質量-三相電壓允許不平衡度》的要求。

7)直流分量。并網運行時，光伏逆變器向電網饋送的直流電流不應大于逆變器輸出電流額定值的0.5%。

8)防孤島效應。逆變器應具有孤島防護功能，并在電網失壓時能在規定的時間內與電網斷開。

2.4 標準對逆變器環境適應性要求

標準中規定了逆變器對低溫和高溫的環境適應性要求。低溫啟動試驗試驗方法按GB/T 2423.1中“試驗 A”進行，產品無包裝，在試驗溫度為(-20±3)℃(戶內型)或(-25±3)℃(戶外型)的環境下，產品至熱平衡狀態后，能夠正常啟動。高溫啟動及工作試驗試驗方法按GB/T 2423.2中“試驗B”進行，產品無包裝，試驗溫度為(40±2)℃(戶內型)或(60±2)℃(戶外型)的環境下，產品放置2 h后應能夠正常啟動，通電加額定負載保持2 h，并在標準大氣條件下恢復2 h后應能夠正常啟動。恒定濕熱試驗試驗方法按GB/T 2423.3進行，產品在試驗溫度為(40±2)℃(戶內型)或(60±2)℃(戶外型)，相對濕度(90±3)%恒定濕熱條件下，無包裝，不通電，經受48 h試驗后，取出樣品，在正常環境條件下恢復2 h后，應能夠正常工作。

3 設備要求

進行光伏并網逆變器認證時，需要有一定的設備條件。為滿足標準規定的測試項目要求，測試機構需具備專業的儀器設備，如電能質量分析儀、模擬交流電網、防孤島效應檢測設備、低電壓穿越檢測設備、接觸電流測試儀、絕緣電阻測試儀、直流穩壓電源、高低溫交變濕熱試驗箱、溫升測試設備等。根據相關標準要求，逆變器的制造單位最好也具備以上測試儀器，以便能隨時了解樣機的性能指標。檢測機構也可以利用逆變器制造單位的測試儀器對樣機進行現場測試或目擊測試等。

4 結語

從2012年3月到現在，光伏并網逆變器和離網逆變器認證標準均發生了變化，本文對實施的新版標準和產品認證單元劃分、標準規定的逆變器主要電氣性能和環境適應性進行了詳細的介紹。企業在申請光伏逆變器認證時，準確劃分認證單元可以節約很大一部分認證費用。希望企業相關人員能加強學習相關的實施規則和認證標準，及時掌握最新的認證要求，從而節約認證時間和成本等。

[1]CNCA/CTS 0004-2009A，并網光伏發電專用逆變器認證技術條件[S].

[2]CNCA/CTS0006-2010，光伏發電系統用電力轉換設備的安全第一部分:通用要求[S].

[3]GB/T 12325-2008，電能質量 供電電壓偏差[S].

[4]GB/T 12326-2008，電能質量 電壓波動和閃變[S].

[5]GB/T 14549-1993，電能質量 公用電網諧波[S].

[6]GB/T 15543-2008，電能質量 三相電壓允許不平衡[S].

[7]GB/T 15945-2008，電能質量 電力系統頻率偏差[S].