光伏逆变器认证标准研究

丁成功，王升鸿

(中华人民共和国工业和信息化部电子第五研究所，广州 510610)

大力发展并广泛使用具有较高可靠性和稳定性的光伏发电系统，对缓解日益严重的能源危机和环境污染具有十分重要的战略意义。逆变器作为光伏发电与交流负载或交流电网接口的核心装置，在光伏发电中起着至关重要的作用。逆变器的逆变效率、输出电能质量、长期工作的可靠性以及平均无故障时间等性能，直接决定着光伏发电的整体效率、工作可靠性、使用寿命、发电成本等。因此研究光伏发电逆变器认证标准及其可靠性检测技术，对逆变器的可靠性进行严格、规范、权威的论证、验证和确认，对于提高光伏发电长期工作的稳定性和安全性都有十分重要的现实意义和巨大的经济价值。

1 离网逆变器认证要求

1.1 认证标准的变更

根据最新发布的金太阳产品认证规则CQC33-461232-2012的规定，离网型太阳能逆变器依据标准GB/T 20321.1-2006《离网型风能、太阳能发电系统用逆变器 第1部分:技术条件》和 GB/T 20321.2-2006《离网型风能、太阳能发电系统用逆变器 第2部分:试验方法》进行检测和认证，而旧版本的实施规则规定离网太阳能逆变器依据国家标准GB/T 19064-2003的相关内容来进行检测和认证。

1.2 认证单元划分

根据最新发布的金太阳产品认证规则CQC33-461232-2012的规定，离网型太阳能逆变器认证单元依据以下几点要求进行划分:

1)控制器、逆变器及控制逆变一体机作为不同的单元申请。

2)风能、太阳能和风光互补的产品作为不同的单元申请。

3)制造商、生产厂或生产场地不同的产品作为不同的单元申请。

4)按产品额定输出功率P的范围划分认证单元，具体划分如下:P≤1.0 kVA、1.0 kVA＜P≤7.5 kVA、7.5 kVA＜P≤20 kVA和20 kVA＜P≤50 kVA，同一申请单元中的全部型号只允许在一个额定输出功率范围里，不可以覆盖到其他范围。

5)同一申请单元的产品具有相同的电气结构、相同的设计、相同的工艺流程和相近的关键零部件。

注1:电气结构的含义是产品结构设计中与电气安全(例如:电气间隙、爬电距离、绝缘等级、抗电强度等)有关的结构。

注2:相近的含义是电气间隙、爬电距离、绝缘等级、抗电强度等与电气安全有关的参数完全相同。

1.3 标准对逆变器电性能要求

逆变器应具备输出电压自动调节功能，当输入直流电压在额定值的85%到120%范围内变化时，其方波输出端电压变化范围应不超过额定电压值的±10%;正弦波输出端电压变化范围应不超过额定电压值的±5%;逆变器的输出频率变化范围应不超过规定值的±5%;逆变器输出波形为方波时，谐波分量应小于或等于10%;逆变器输出波形为正弦波时，谐波分量应小于或等于5%;在额定输出状态下，其输出容量不大于2 kVA的逆变器，效率大于或等于80%;在额定输出状态下，其输出容量大于2 kVA的逆变器，效率大于或等于85%。

1.4 标准对逆变器环境适应性要求

标准中规定了逆变器对低温和高温的环境适应性要求。低温试验应符合GB/T2423.1-2008中试验Ab规定的程序和试验条件:将带额定负载的被试验逆变器装入试验箱(室)内，开动冷源，使试验箱(室)温度保持在-10℃ ±3℃，连续工作8 h;试验时每隔4 h按规定进行一次主要性能指标的测量(输出电压、频率、波形、保护功能)，其结果应能满足正常工作的要求。高温试验应符合GB/T2423.2-2008中试验Bb规定的程序和试验条件:将带额定负载的被试验逆变器装入试验箱(室)内，将试验箱(室)升温，使其温度保持在40℃ ±3℃，连续工作8 h;试验时每隔4 h按规定进行一次主要性能指标的测量(输出电压、频率、波形、保护功能)，其结果应能满足正常工作的要求。

2 并网逆变器认证要求

2.1 认证标准的变更

对旧版认证标准CNCA/CTS 0004-2009的部分内容进行了增补后形成的新版标准CNCA/CTS 0004-2009A《并网光伏发电专用逆变器认证技术条件》已于2011年8月22日发布，于2012年3月1日起实施[1]。根据最新发布的金太阳产品认证规则CQC33-461239-2011的规定，光伏并网逆变器金太阳认证采用标准CNCA/CTS 0006-2010(IEC62109-1:2010)光伏发电系统用电力转换设备的安全(第一部分:通用要求)和CNCA/CTS 0004-2009A《并网光伏发电专用逆变器认证技术条件》，并网逆变器应满足上述认证标准的全部适用项目[2]。

2.2 认证单元划分

根据2011年12月30日发布的金太阳产品认证规则CQC33-461232-2012的规定，光伏并网逆变器认证单元依据以下要求进行划分:

1)原则上按产品型号申请认证。同一生产者(制造商)、同一型号、不同生产企业的产品应分为不同的申请单元，型式试验仅在一个生产企业的样品上进行，必要时，其他生产企业应提供样品和相关资料供认证机构进行一致性检查。

2)产品电气结构、安全关键部件和材料完全相同的，而且所使用的控制板和控制软件一样(以下称系列产品)可作为一个单元申请认证，原则上应明确同一单元内产品的具体型号。

2.3 标准对逆变器电性能要求

CNCA/CTS 0004-2009A《并网光伏发电专用逆变器认证技术条件》对逆变器的电性能规定如下[3-7]:

1)转换效率。无变压器型逆变器最大转换效率应不低于96%，含变压器型逆变器最大转换效率应不低于94%。

2)并网电流谐波。输出电压波形畸变率及各次谐波满足国标GB/T14549-1993《电能质量-公用电网谐波》的要求;逆变器额定功率运行时，注入电网的电流谐波总畸变率限值为5%。

3)功率因数。当逆变器输出有功功率大于其额定功率的50%时，功率因数不小于0.98(超前或滞后);输出有功功率在20% ～50%时，功率因数不小于0.95(超前或滞后)。

4)电网电压响应。逆变器对异常电压的反应时间应满足表1的要求，在电网电压恢复到允许的电压范围时逆变器应能正常启动运行。

表1 逆变器对异常电压的反应

5)电网频率响应。电网频率在额定频率变化时，逆变器的工作状态应满足表2的要求。

表2 电网频率响应

6)电压不平衡度。输出电压三相不平衡度满足国标GB/T15543-2008《电能质量-三相电压允许不平衡度》的要求。

7)直流分量。并网运行时，光伏逆变器向电网馈送的直流电流不应大于逆变器输出电流额定值的0.5%。

8)防孤岛效应。逆变器应具有孤岛防护功能，并在电网失压时能在规定的时间内与电网断开。

2.4 标准对逆变器环境适应性要求

标准中规定了逆变器对低温和高温的环境适应性要求。低温启动试验试验方法按GB/T 2423.1中“试验 A”进行，产品无包装，在试验温度为(-20±3)℃(户内型)或(-25±3)℃(户外型)的环境下，产品至热平衡状态后，能够正常启动。高温启动及工作试验试验方法按GB/T 2423.2中“试验B”进行，产品无包装，试验温度为(40±2)℃(户内型)或(60±2)℃(户外型)的环境下，产品放置2 h后应能够正常启动，通电加额定负载保持2 h，并在标准大气条件下恢复2 h后应能够正常启动。恒定湿热试验试验方法按GB/T 2423.3进行，产品在试验温度为(40±2)℃(户内型)或(60±2)℃(户外型)，相对湿度(90±3)%恒定湿热条件下，无包装，不通电，经受48 h试验后，取出样品，在正常环境条件下恢复2 h后，应能够正常工作。

3 设备要求

进行光伏并网逆变器认证时，需要有一定的设备条件。为满足标准规定的测试项目要求，测试机构需具备专业的仪器设备，如电能质量分析仪、模拟交流电网、防孤岛效应检测设备、低电压穿越检测设备、接触电流测试仪、绝缘电阻测试仪、直流稳压电源、高低温交变湿热试验箱、温升测试设备等。根据相关标准要求，逆变器的制造单位最好也具备以上测试仪器，以便能随时了解样机的性能指标。检测机构也可以利用逆变器制造单位的测试仪器对样机进行现场测试或目击测试等。

4 结语

从2012年3月到现在，光伏并网逆变器和离网逆变器认证标准均发生了变化，本文对实施的新版标准和产品认证单元划分、标准规定的逆变器主要电气性能和环境适应性进行了详细的介绍。企业在申请光伏逆变器认证时，准确划分认证单元可以节约很大一部分认证费用。希望企业相关人员能加强学习相关的实施规则和认证标准，及时掌握最新的认证要求，从而节约认证时间和成本等。

[1]CNCA/CTS 0004-2009A，并网光伏发电专用逆变器认证技术条件[S].

[2]CNCA/CTS0006-2010，光伏发电系统用电力转换设备的安全第一部分:通用要求[S].

[3]GB/T 12325-2008，电能质量 供电电压偏差[S].

[4]GB/T 12326-2008，电能质量 电压波动和闪变[S].

[5]GB/T 14549-1993，电能质量 公用电网谐波[S].

[6]GB/T 15543-2008，电能质量 三相电压允许不平衡[S].

[7]GB/T 15945-2008，电能质量 电力系统频率偏差[S].