功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量均是光伏逆變器并網(wǎng)電能質(zhì)量的關鍵特征值。功率因數(shù)過小、三相電壓不平衡、直流分量過大等異常狀況都會對電網(wǎng)正常運行造成嚴重的影響，如過低的功率因數(shù)可能導致供電系統(tǒng)電壓損失和線路損耗增加、三相不平衡會直接影響負載端設備的安全運行、過大的直流分量會影響電網(wǎng)輸出波形，對電力線路的安全運行造成影響等。

　　因此，光伏逆變器測試系統(tǒng)必須對功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量參數(shù)進行驗證測試，以確保逆變器輸出電能質(zhì)量符合電網(wǎng)并網(wǎng)要求。本文著重介紹國標對相關參數(shù)限值要求、測試系統(tǒng)拓撲構成及相關試驗操作要求。

一光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量限值要求

01光伏逆變器功率因數(shù)要求

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

　　功率因數(shù)cosφ計算公式為：

　　式中：

　　Pout——逆變器輸出總有功功率；

　　Qout——逆變器輸出總無功功率。

02光伏逆變器三相不平衡度要求

　　逆變器并網(wǎng)運行時(三相輸出)，引起接入電網(wǎng)的公共連接點的三相電壓不平衡度不應超過GB/T 15543-2008規(guī)定的限值。逆變器引起該點負序電壓不平衡度一般不超過1.3%，短時不超過2.6%。根據(jù)連接點負荷情況及安全運行要求可做適當變動，但必須滿足負序電壓不平衡度應不超過2%，短時不得超過4%的要求。

03光伏逆變器直流分量要求

　　逆變器額定功率并網(wǎng)運行時，向電網(wǎng)饋送的直流電流分量應不超過其輸出電流額定值的0.5%或5mA，取二者中較大值。

二光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺

圖示1：光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺

　　如上圖所示為光伏逆變器功率因數(shù)、三相不平衡度、直流分量測試平臺構成拓撲圖，主要由太陽能光伏模擬電源、被試逆變器、RLC負載、電網(wǎng)模擬電源、WP4000變頻功率分析儀等構成。

　　太陽能光伏模擬電源可有效模擬光伏電池板直流電量的輸入；通過調(diào)節(jié)RLC負載，模擬不同輸出功率點的狀態(tài)變化；WP4000變頻功率分析儀完成逆變器輸出端電壓、電流參量采樣、測量；上位機分析軟件可實時獲取實時測試結果及瞬態(tài)波形參數(shù)，完成各特征參量的分析測試工作。

01功率因數(shù)測試

　　將逆變器置于正常工作狀態(tài)下，測量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率輸出狀態(tài)下，逆變器輸出端的功率因數(shù)，以驗證是否滿足國標國標限值要求。

02三相平衡度測試

　　將逆變器啟動并置于正常工作狀態(tài)，測量逆變器30%PN、50%PN、75%PN、100%PN輸出功率狀態(tài)下的三相不平衡度。

　　對于設備供電引起的電壓負序不平衡度測量值的10min方均根的95%概率大值，以及測量值中的最大值應不大于要求規(guī)定值。

　　三相不平衡度測量儀器應滿足測量要求，儀器記錄周期為3s，按方均根取值。電壓輸入信號基波分量的每次測量取10個周波的間隔。對于離散采樣的三相不平衡度ε的測量推薦下式計算：

　　式中：

　　εk——在3s內(nèi)第k次測得的三相不平衡度；

　　m——在2s內(nèi)均勻間隔取值數(shù)(m≥6)。

03直流分量測試

　　將逆變器置于正常工作狀態(tài)下，測量30%PN、50%PN、70%PN、100%PN功率輸出狀態(tài)下輸出端的直流分量，連續(xù)采樣時間不少于1min，且要求直流分量滿足國標限值范圍。

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