光伏储能电源并网滤波模块 EMC 传导预测试 按 GB/T 38755 标准定位并网接口传导干扰源

GB/T 38755 标准关键要求

1. 测试频段与限值：传导骚扰测试覆盖 150kHz-30MHz，工业环境需满足 Class A 限值（准峰值 79dBμV，平均值 66dBμV），民用环境需符合 Class B 限值（准峰值 73dBμV，平均值 60dBμV）。

2. 光伏波动测试条件：需模拟辐照度 500-1000W/m²、功率 20%- 额定值的动态波动场景，重点捕捉功率突变（如云层遮挡、启停切换）时的传导骚扰峰值。

3. 测试接口要求：通过 LISN（线性阻抗稳定网络）连接并网接口与电网，分别测试相线 - 中线（L-N）、相线 - 地（L-PE）、中线 - 地（N-PE）的传导干扰。

传导骚扰与光伏波动的核心关联

1. 逆变器开关频率偏移：光伏辐照度降低时，逆变器为维持输出功率会调整 PWM 开关频率（通常 20kHz-100kHz），频率偏移导致谐波噪声落入 150kHz-30MHz 测试频段，形成传导骚扰尖峰。

2. 输入侧纹波增大：光伏组件输出电压随辐照度波动，导致储能电源输入纹波（尤其是 100kHz-1MHz）幅值升高，通过 EMI 滤波器耦合至并网侧，引发传导超标。

3. 并网电流畸变：波动工况下逆变器电流控制精度下降，THD（总谐波失真）增大，3 次、5 次谐波的倍频成分易在测试频段形成干扰。

4. 滤波模块适配性不足：固定参数的 EMI 滤波器无法匹配宽范围功率波动，低功率时滤波衰减不足，高功率时易出现谐振放大干扰。

传导预测试方案设计

（一）测试设备配置

• 核心设备：频谱分析仪（覆盖 150kHz-30MHz）、LISN（符合 CISPR 16-1-2 标准）、光伏模拟器（支持辐照度动态调节）、示波器 + 差分探头、电流探头（100kHz-10MHz）。

• 辅助工具：EMI 测试软件（用于数据记录与限值对比）、可切换式滤波模块（便于分段验证）。

（二）测试步骤

1. 基准工况测试：固定辐照度 1000W/m²（额定功率），测试并网接口传导骚扰，记录 L-N、L-PE、N-PE 三路的干扰峰值与分布。

2. 波动工况模拟：

• 辐照度渐变测试：从 500W/m² 升至 1000W/m²（步长 100W/m²），每步稳定 30s，捕捉干扰随功率变化的规律。

• 功率突变测试：快速切换 20%- 额定功率，记录瞬态传导骚扰峰值（重点关注突变后 100ms 内的干扰）。

3. 分段隔离测试：

• 断开滤波模块，直接测试逆变器输出端传导干扰，判断逆变器本身的噪声贡献。

• 单独测试光伏输入侧纹波，通过 LISN 转接至频谱仪，验证输入侧噪声是否耦合至并网侧。

干扰源定位核心方法

1. 三端口对比法：通过 LISN 分别测量 “光伏输入侧 - 滤波模块输入端”“滤波模块输出端 - 并网接口” 的传导干扰，定位滤波模块的衰减不足环节（如共模扼流圈磁饱和、电容容值衰减）。

2. 电流探头定位法：用电流探头分别测量并网线缆的共模电流与差模电流，若共模电流超标（＞10mA），则干扰源于共模噪声（如接地不良、滤波模块共模抑制不足）；差模电流超标则聚焦逆变器开关噪声或阻抗不匹配。

3. 频率溯源法：通过频谱分析仪锁定超标频率，对比逆变器开关频率、光伏输入纹波频率的倍频 / 分频关系，确定干扰的直接来源（如开关频率的 3 次倍频落入测试频段）。

针对性整改方向

（一）滤波模块优化

1. 采用 “共模扼流圈 + 差模电感 +π 型电容网络” 的拓扑，共模扼流圈选用高饱和磁通密度的纳米晶材料（如 Sendust），避免低功率时磁饱和。

2. 并联可变电容（如压控电容），根据光伏功率自动调整滤波参数，确保全功率范围的衰减一致性。

（二）逆变器控制策略调整

1. 优化 PWM 控制算法，使开关频率在辐照度波动时保持稳定（如固定在 50kHz），避免频率偏移导致的谐波干扰。

2. 增加电流环动态响应速度，降低功率突变时的电流畸变，减少谐波成分向测试频段的扩散。

（三）接地与屏蔽强化

1. 滤波模块外壳与设备接地排 360° 搭接，接地电阻≤0.1Ω，抑制共模噪声通过接地环路传导。

2. 光伏输入线缆与并网线缆分开布线（间距≥10cm），避免交叉耦合，必要时采用屏蔽线缆并单端接地。

（四）输入侧纹波抑制

1. 在光伏输入侧增加 LC 滤波电路（1mH 电感 + 100μF 电解电容 + 10nF 陶瓷电容），将输入纹波抑制在 20mVpp 以下。

2. 选用低 ESR 的滤波电容（如聚合物钽电容），提升高频纹波的衰减效果。

典型场景整改案例

某光伏储能电源在辐照度 600W/m²（50% 额定功率）时，150kHz-1MHz 频段传导骚扰超标 8dB，通过以下措施整改达标：

1. 更换高饱和共模扼流圈（磁芯材质 Sendust，电感量 10mH），共模电流从 15mA 降至 3mA，干扰降低 6dB。

2. 在滤波模块中增加差模电感（2mH），优化 π 型滤波网络，衰减差模噪声 4dB。

3. 调整逆变器 PWM 开关频率至固定 50kHz，消除频率偏移导致的谐波尖峰，终所有频段符合 Class A 限值。