隨著現代光伏安裝的急速增加，制造商們也在用不同的兼容標準以宣稱符合有關法規要求，例如歐洲EMC指令。這些所謂的兼容標準其實并未遵循歐洲EMC指令（的基本要求），更大程度上是尋求便利最大化，成本最低化。一些生產商僅在逆變器上安裝以太網接口，就宣稱其相當于一臺可適用于IT設備的電腦。而過長的直流母線又會像天線一樣產生電磁現象，目前卻沒有發行直流母線的相關標準。本文呈現的實驗數據顯示，光伏逆變器正在成為嚴重電磁干擾的原因，更談不上符合EMC規范。

一、簡介

最近，由于光伏安裝引起的對無線接收電磁干擾的投訴急劇增加。各國政府都大力補貼替代能源，其數量也在快速增長。并網逆變器必須符合歐盟共同市場中的國際協調標準。初步調查顯示，一些供應商們會采用一種創新方法以滿足最簡單的電磁適應性（EMC）要求。實際上，這些供應商誤用了其他產品而非逆變器的產品標準。

在Hamza等人的文章中 [2]，他們研究了一個固定安裝的電網捆綁式光伏系統。其傳導EMI測量結果顯示在光伏系統的直流側上傳播著大量由逆變器模塊所產生的發射。在Areneo等人的研究中報道了大型的光伏安裝[3]。他們的實驗結果表明直流電纜會形成電導耦合路徑，也可能會成為一根天線。Piazza等人[4]的研究表明直流電纜是完美的天線。在該文章中還顯示了RF的相互作用和有害的發射測量結果。在文[2，3]中，研究了高功率 >10 kW 光伏安裝，在文[4]中，研究了低功率 < 3kW的光伏安裝。

本文使用原位測量研究了住宅環境中三個不同低功率（< 3kW）轉換逆變器所引起的干擾，并且對比了來自三個供應商的符合性聲明。

二、歐洲EMC指令

歐洲EMC指令[3]的前言2中說到：

各成員國應負責確保無線電通訊，包括無線電廣播接收和業余無線電業務運行符合國際電信聯盟（ITU）無線電條例，供電網絡，通訊網絡以及與其連接的設備都進行了防電磁干擾保護。

在該指令前言 13中說到：

一旦在歐盟官方雜志上出版了需要參考此類標準，那么符合這類標準的規定則即為假定應符合其相關基本要求，盡管也應該允許采用其它方式來證明其符合性。

這就意味著國家機構應負責控制并檢查產品能夠滿足基本要求（第 5條），并且如果產品未能滿足基本要求，那么這些產品就會被要求下市。

然而，荷蘭的執法人員，Agentschap電信，確實只是重點檢查設備是否滿足協調標準，而不考慮是否違反了指令的基本要求。實際上，在幾乎所有的歐洲國家，負責執行法律的國家機構都因為預算限制問題而無法阻止不良供應商違反這些基本要求。

在西德德意志無線電廣播在電視上播出了正確地應用歐洲EMC指令第5條（基本要求）和第6條（在協調標準基礎之上的符合性假設）的案例[7]。

大家都知道市場監督存在問題[8，9]，但是在歐洲各成員國之間的差異也是非常大的。

三、光伏安裝與測量設置

光伏安裝是由與直流總線連接的光伏管或者“太陽能板”組成的。直流電壓會被轉換成為50 Hz 的正弦電壓，接著該電壓會通過光伏逆變器被供給電網。從而光伏逆變器就可以把太陽能轉換到電網上。荷蘭當地的電網連接安裝《NEN 1010》條例允許將低功率≤ 600 VA直接連接到插座上，而不需要采取特殊的措施。能夠提供更大功率（>600 VA）的光伏逆變器應連接在一根帶保險絲的獨立饋線上。在該饋線上，不允許連接任何其它設備。荷蘭低電壓（230 V）網系統標準（NEN 1010）中會要求這一點，是因為如果輸出功率到電網，那么電流會“流過”保險絲。當將設備連接在同一根保險絲上時，例如，16 A保險絲，那么光伏安裝就從您的光伏逆變器上輸出了10 A電流到保險絲，那么該設備應使用26A的默認電流才能熔斷保險絲，這不是大家想要的結果。

圖1顯示的是用于測量的Fischer Custom Communications F-35 與Rigol DSA 815頻譜分析儀。盡管直流總線上有不同的CM模式電流測量方法 [2，5]，但是在本文的情況下，是不太可能打開DC總線，與線路阻抗穩壓網絡相連的。

三個逆變器的測量設置都是相同的。使用兩根線夾緊直流總線，以防止直流夾具的飽和，并測量高頻共模（CM）電流。在打開或者關閉逆變器開關的情況下，進行了直流總線測量。這樣做是為了檢查逆變器是否會引起CM電流。CM電流環路是由實際的安裝所產生的，因此必須在原位進行測量。

第一次測量于01月31日，星期五，協調時間08:00在荷蘭斯哈亨進行。



圖 1：測量設置



圖 2：30m電纜的 Soladin 600發射



圖 3：帶業余無線電天線的光伏管

有一位業余無線電操作員投訴在接受其它業余無線電時本底噪音及干擾都增加了。

圖3所示的光伏安裝，使用了大約30米的直流電纜，這個電纜的作用就像是完美的HF（高頻）調諧天線帶。在一年多以前就測量過直流和交流電網連接的發射，以診斷該安裝中的干擾問題。圖2中顯示的是當時測量的一個快照。我們努力想要找出業務無線電操作員所投訴的干擾源。我們將電纜剪短了幾米，以減少無用“天線”（直流電纜）的有效性。這么做極大地降低了干擾，但是依然還不夠。



圖4：SMA sunnyboy （紅色） 和 Soladin 600 （藍色1）

四、直流總線傳導發射對高頻帶的干擾

我們進行了直流電纜的發射測量。業余無線電操作員利用兩個不同的逆變器，兩個來自 SMA （類型：Sunny Boy）、一個來自 Mastervolt（類型：Soladin 600），如圖4所示。就在日出之后就馬上進行了測量，因為當時傳送到電網的功率相當低。兩個逆變器的結果如圖5和圖6所示。

最高達到5 MHz時，來自SMA逆變器的發射比來自Soladin逆變器的發射要低為10-20 dB。在5MHz以上時，來自SMA逆變器的發射與來自Soladin逆變器的發射為同一個數量級。對于此范圍內的一些頻率來說，例如，10MHz和50MHz，來自Soladin的發射明顯更高一些。當收聽10MHz業余無線電頻段時，噪音發散相當得大，SMA Sunny boy的噪音幾乎要小10-20 dB。

在另一個位置我們也測量了另外一個Soladin 600。測量是在一個陽光明媚的早晨進行的，輸送至電網的功率相比較之前有所增加。該逆變器安裝在一個移動的架子上，向著太陽，如圖7所示。圖8顯示的是測量結果圖，單位為dBμV。直流電纜的長度為2米。與該早晨之前的第一次測量相比，在直流電纜上更高頻率發射噪聲確實有所增加。

第三個測量的逆變器為安裝在普通家庭屋頂上的Omnik逆變器，帶12光伏太陽能板，如圖9所示。有兩根直流總線連接，因此每根總線上有6塊太陽能板。

Omnik逆變器安裝在閣樓上。閣樓中沒有住人，僅用于存儲設備和家具。因此，來自其他電網連接設備的任何背景干擾只是來自當地的電網。



圖 5：低太陽能功率測量Soladin



圖 6： Soladin （藍色） SMA （紅色） 光譜測量



圖7：移動的光伏陣列， Soladin安裝在背面



圖8：太陽照明較大的測量值



圖 9：屋頂上的12塊太陽能板，采用Omnik逆變器

如圖10所示，在該逆變器的底部為兩根用于連接直流總線的黑色/紅色電纜，一根為230 V交流電纜（淺灰色），以及一根WIFI天線。

直流電纜的長度未知。其頻譜測量如圖11所示，大約比Soladin 600要低10-20 dB。



圖 10：Omnik逆變器



圖11： Omnik逆變器頻譜

五、符合標準聲明對比

在[10，11，12]的符合性聲明中列出了其測試所采用的標準。發射標準列在表1中

表 I：發射標準清單



按照通用發射標準EC 61000-6-3 和IEC61000-6-4，對SMA Sunny Boy 和 Omnik 逆變器進行了測試。因此，也對直流總線進行了測試。然而，Soladin 600是按照IEC 61000-3-2 和IEC 55022標準進行測試的。

IEC 61000-3-2是針對電網上的諧波失真，針對額定電流最高為16A的設備。IEC 61000-3-12是針對電網上的諧波失真，針對額定電流為16-75 A的設備。IEC 61000-3-11是針對電壓波動與電壓變化。符合性聲明[10，11，12]的對比表明Soladin600和SMA Sunny Boy是按照EN55022 （CISPR 22）進行測試的。這是信息技術（IT）設備的產品標準，SMA逆變器中含有一個wifi適配器CISPR 22。在IEC 61000-6-3中描述了直流電源總線的范圍。在該標準中說到“3.5電源端口：電源端口指的是攜帶有設備運行（功能）或者與有關設備所需基本電源的導體或者電纜連接到該設備的端口”。該標準的下文中還說到：“3.8直流電源網絡：在某個地方或者建筑物基礎設施中，某臺或者多臺不同類型設備能夠靈活使用，能夠保證與公共電網相獨立的持續電源供應的局部電源供應網絡”[13]。因此，光伏安裝的直流總線并不是本標準范圍內的直流總線。

六、第 6條的誤用

所有歐洲市場上的設備都應滿足EMC指令的要求。一種常見的方法就是遵守第6條的規定，在第6條中說到當采用協調標準時，就會提出符合性的假設。這些協調標準是用于測試設備的。如果設備通過了這些測試，那么制造商就假定符合了EMC指令的規定，如指令2004/108/EC 第6條中所說的一樣[6]。

設備的制造商可以選擇適用的協調標準。由于在逆變器中集成了以太網端口，因此Soladin逆變器的制造商就會說這是一臺帶有某些特殊特點的電腦。對于IT設備，并沒有關于來自直流總線傳導發射方面的限制。如果讀者們看一下另外兩份符合性聲明，那么你就會發現并沒有提及直流總線方面的任何標準。SMA和Omnik使用的是來自61000-6系列的通用標準來測試其設備以及直流側。Soladin 600僅測試交流側（230 V），這是因為標準IEC 55022中并沒有提到直流總線。這在光伏逆變器上可以使用的標準來說應特別注意，因為測量結果表明業余無線電操作員會受到嚴重的干擾。這可以作為向那些違反EMC指令基本要求的光伏逆變器提起法院訴訟非常好的證據。但是誰會提起訴訟呢？

七、 結論

在國際協調標準中并沒有描述光伏安裝的直流總線發射。因此，制造商可以隨心所欲地根據其預算制造設備。即使是設備安裝了以太網端口，不適用通用標準，那么制造商們依然可以說這是一臺具有特殊功能的電腦。制造商們會尋求 “創新”方法來讓他們的產品上市，而不顧及無線電波普用戶的權利。其電流可以引起高輻射干擾。實際上，供應商們違反了歐洲EMC指令的基本要求。由于受到國家當局的預算限制，光伏逆變器供應商可以繼續進行其違法活動。