分布式光伏逆变器辐射噪声诊断与抑制方法

摘

 要：文章对分布式光伏逆变器辐射噪声产生的原理进行分析，并在此基础上提出了光伏

逆变器，由传导共模噪声电流引起的线上辐射噪声的新型诊断方法，并采取针对性的方法
对该类型的噪声抑制进行探讨，以期为诊断和抑制光伏逆变器辐射噪声提供有价值的参考。

 

　　关键词：光伏逆变器；辐射噪声；诊断；抑制

 

　　逆变器要实现电能的转换需要依赖于内部复杂的电子元件，这些电子元件开启与关闭
时会产生很多

EMI 噪声，其中频率低的噪声会顺着电路以噪声电流的形式传输，进而形成

传导

EMI 噪声，而高频率的噪声除了沿着电路传输外，还会辐射到空间中成为辐射 EMI 噪

声。

 

　　

1 分布式光伏逆变器共模噪声产生原理 

　　

1.1 传导 EMI 噪声机理 

　　由电磁兼容知识可知传导噪声电流分为差模、共模两种噪声类型，其中差模噪声电流主
要在中线和火线上产生，共模噪声电流则主要出现在地线与零线、火线上。

 

　　文章以基于

PWM 控制的分布式光伏逆变器为例，对共模噪声电流的传输原理进行探

讨，该逆变器的电路拓扑结构如图

1 所示，该电路中 V1～V4 是逆变桥，L0 为滤波电感，

Cin 和 C0 是滤波电容，剩余部分为控制电路。光伏组件接受太阳照射后首先会将太阳能转
化为直流电，然后

Cin 对其稳压处理，并将直流电送入逆变桥，接着 PWM 会控制电路使

其产生驱动电路，通过控制逆变桥的开关管将直流电转化成交流电，最后通过由

C0 和 L0

组合而成的滤波器实现对负载的供电。

 

　　该电路中控制波形上升的时间非常短暂只有

8ns，而且噪声频带则能达到 39MHz。该噪

声通过耦合电容以及开关管形成共模传导噪声电流，进而引发共模噪声的出现。

 

　　

1.2 辐射噪声与共模电流的关系 

　　分析图

1 中共模电流的传导方向得出，安全电线产生的电感阻抗值大于参考地面的阻

抗，因此当共模电流传输到零线与火线后，最后会流向参考地面。共模电流的这种流向成为
导致辐射

EMI 产生的主要原因。与共模电流相比差模电流在零线与火线之间的传输，对辐

射噪声的产生的影响非常小，一般可忽略不计。

 

　　共模电流传输过程中会在周围空间中形成辐射场，并且该辐射场的大小可通过下列公
式进行计算。

 

　　

Eθ

≈（jlZ0Iβ0sinθe）/（4πr） 

　　该公式中字母

Z0 表示自由空间的波阻抗，β0=2π/λ 其中 λ 表示相关频率的信号波长，

r、l 和 I 分别表示测试距离、导线的长度和电流数值。 
　　当频率不断增加时，导线的物理长度就会与波长的几何尺度可比，此时，在导线上传
输的电流分布就会呈现不均匀状态，此时可将导线划分成若干均匀的区段，然后可利用射
频电流探头测量每个区段的电流，并从

I1～In 对其进行标注。然后将测量得出的不同区段

中的电磁场大小换算成标准的开阔实验场，并综合分析地面产生的辐射效应，利用下列公
式就能获得等效辐射场结果。

 

　　共模分离网络比较理想的结果是

CMIL 的数值为零，此时表示共模噪声传输过程中的

损耗量较小。另外，

DMRR 的数值应尽可能的大，以此避免共模噪声信号传输过程中差模

噪声耦合其中。

 

　　对该网络分离情况进行性能测试，可以得出分离网络的

CMIL 的数值是-2dB，而