一文詳解離網(wǎng)正弦波逆變器的測(cè)試

逆變器（inverter）是把直流電能（電池、蓄電瓶）轉(zhuǎn)變成交流電（一般為220V／ 50HZ正弦或方波）。離網(wǎng)逆變器往往是用于新能源系統(tǒng)中，不接公共電網(wǎng)，常用于家中或辦公場(chǎng)所的應(yīng)急電源，一般是把直流電瓶逆變成220V交流的。也有一些偏遠(yuǎn)地區(qū)山林小屋或汽車(chē)、船艙中也會(huì)使用。逆變器的輸出也分為正弦波和方波輸出。正弦波逆變器輸出的是同我們?nèi)粘Ｊ褂玫碾娋W(wǎng)一樣甚至更好的正弦波交流電，因?yàn)樗淮嬖陔娋W(wǎng)中的電磁污染。方波逆變器輸出的則是質(zhì)量較差的方波交流電，其正向最大值到負(fù)向最大值幾乎在同時(shí)產(chǎn)生，這樣，對(duì)負(fù)載和逆變器本身造成劇烈的不穩(wěn)定影響。本文所討論的待測(cè)物均為正弦波離網(wǎng)逆變器。與并網(wǎng)逆變器一樣，離網(wǎng)逆變器也有一系列技術(shù)要求和國(guó)標(biāo)測(cè)試規(guī)范。艾德克斯IT8615交／直流電子負(fù)載結(jié)合IT6500大功率直流電源搭建如圖一所示的測(cè)試系統(tǒng)架構(gòu)，可以完成離網(wǎng)正弦波逆變器的以下所有測(cè)試項(xiàng)目。

圖一、逆變器的測(cè)試示意圖

逆變器的效率

逆變器效率指標(biāo)非常重要，效率越高的逆變器浪費(fèi)的電能越少，用于電器的電能就更多，特別是使用小功率系統(tǒng)時(shí)，效率的重要性更明顯。因此，小型逆變器的效率測(cè)試顯得尤為重要。逆變器的效率即是逆變器輸出功率與輸入功率之比。如一臺(tái)逆變器輸入了100瓦的直流電，輸出了90瓦的交流電，那么，它的效率就是90％。

GB／T 19064－2003規(guī)定逆變器的輸出功率大于等于額定功率的75％時(shí)，效率應(yīng)大于等于80％。容量較大的逆變器還應(yīng)給出滿負(fù)荷效率值和低負(fù)荷效率值， 10kW級(jí)以下逆變器的效率應(yīng)為80％?85％，10kW級(jí)逆變器的效率應(yīng)為85％?90％。逆變器效率的高低對(duì)光伏發(fā)電系統(tǒng)提高有效發(fā)電量和降低發(fā)電成本有重要影響。

IT8615自帶交流功率計(jì)，可以同時(shí)測(cè)量出Vrms、Vpk、Vdc、Irms、Ipk、Idc、W、VA、VAR、CF、PF、Freq等參數(shù)，配合前級(jí)的直流電源IT6500，無(wú)需功率計(jì)，即可計(jì)算出逆變器的效率值。

諧波失真

當(dāng)離網(wǎng)逆變器輸出波形是方波和修正波時(shí)，逆變器的輸出電流中除了基波外還有高次諧波，高次諧波電流會(huì)在電感性負(fù)載上產(chǎn)生渦流等附加損耗，導(dǎo)致部件嚴(yán)重發(fā)熱，不利于電氣設(shè)備的安全。正弦波逆變器的諧波失真小于3％，其波形質(zhì)量比市電電網(wǎng)的質(zhì)量還好，能夠適用于所有的交流用電負(fù)載。IT8615可測(cè)量逆變器輸出端高達(dá)50次的電壓諧波。

輸出電壓穩(wěn)定能力

它指逆變器輸出電壓的穩(wěn)壓能力。離網(wǎng)太陽(yáng)能光伏系統(tǒng)中蓄電池端電壓在充放電過(guò)程中波動(dòng)很大，通常鉛酸蓄電池端電壓的起伏可達(dá)標(biāo)稱(chēng)電壓的30 ％左右，這就要求逆變器有較好的調(diào)壓性能，能在較大直流輸入范圍內(nèi)保證正常工作。高性能的逆變器應(yīng)同時(shí)給出當(dāng)負(fù)載由0％—100 ％變化時(shí)，該逆變器輸出電壓的偏差％，通常稱(chēng)為負(fù)載調(diào)整率即動(dòng)態(tài)響應(yīng)。性能良好的逆變器的電壓調(diào)整率應(yīng)＜±3％，負(fù)載調(diào)整率應(yīng)＜±6％。IT8615可工作在CC、CP、CR的模式下，調(diào)節(jié)不同的拉載電流、電阻或功率，可在面板或上位機(jī)軟件上實(shí)時(shí)查看逆變器的輸出電壓。

起動(dòng)性能

一般電感性負(fù)載，如電機(jī)、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、大功率水泵等，在起動(dòng)時(shí)，功率可能是額定功率的5～6倍。因此，通常電感負(fù)載起動(dòng)時(shí)，逆變器將承受大的瞬時(shí)浪涌功率。逆變器應(yīng)保證在額定負(fù)載下可靠起動(dòng)，高性能的逆變器可做到連續(xù)多次滿負(fù)荷起動(dòng)而不損壞功率器件。小型逆變器為了自身安全， 有時(shí)需采用軟起動(dòng)或限流起動(dòng)。IT8615可以調(diào)節(jié)cf高達(dá)5，即拉載額定功率5倍的瞬間功率，客戶無(wú)需按照瞬間功率購(gòu)買(mǎi)大功率負(fù)載型號(hào)。

系統(tǒng)輸出電壓及頻率

逆變器輸出至負(fù)載的工作電壓，單相逆變器一般為110V、220V，3相逆變器為380V； GB／T 19064－2003標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的輸出頻率應(yīng)在49Hz到51Hz之間。IT8600系列支持15～420V的輸入，頻率45～500Hz，單、三相輸入均可，完全符合測(cè)試需求。

最大輸出功率

額定輸出功率表示光伏逆變器向負(fù)載供電的能力。額定輸出功率高的光伏逆變器可以帶更多的用電負(fù)載。選用光伏逆變器時(shí)應(yīng)首先考慮具有足夠的額定功率，以滿足最大負(fù)荷下設(shè)備對(duì)電功率的要求，以及系統(tǒng)的擴(kuò)容及一些臨時(shí)負(fù)載的接入。當(dāng)用電設(shè)備以純電阻性負(fù)載為生或功率因數(shù)大于0．9時(shí)，一般選取光伏逆變器的額定輸出功率比用電設(shè)備總功率大10％～15％。

GB／T 19064－2003 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定要求逆變器在特定的輸出功率條件下能持續(xù)工作一定的時(shí)間。

（1）輸入電壓與輸出功率為額定值，逆變器應(yīng)連續(xù)可靠工作4h以上。

（2）輸入電壓與輸出功率為額定值的125％，逆變器應(yīng)連續(xù)可靠工作1min以上。

（3）輸入電壓與輸出功率為額定值的150％，逆變器應(yīng)連續(xù)可靠工作10s以上。

IT8600系列電子負(fù)載具有數(shù)據(jù)記錄功能，面板有快捷按鍵log一鍵記錄當(dāng)前測(cè)量的數(shù)據(jù)，可保存在U盤(pán)等外圍存儲(chǔ)設(shè)備中。

圖二、能量流動(dòng)簡(jiǎn)圖

逆變器根據(jù)發(fā)電源的不同，分為煤電逆變器，太陽(yáng)能逆變器，風(fēng)能逆變器，核能逆變器，水電逆變器，燃料電池逆變器等等。汽車(chē)上的逆變器所獲得的220V電，是220V 50HZ，高檔點(diǎn)的是正弦波的，便宜的一般是方波的。

除了逆變器，UPS不間斷電源、變頻器、交流發(fā)電機(jī)、AC電源等也可以采用逆變器輸出端的測(cè)試方法進(jìn)行測(cè)試。IT8600系列交／直流電子負(fù)載可調(diào)節(jié)CF和PF值模擬感性或容性負(fù)載，助測(cè)試更簡(jiǎn)便。