逆变器输出的波形质量是对光伏逆变器性能评估的一个重要组成部分。对于光伏并网逆变器，输出的波形质量需要满足一定的并网标准。
由于输出的电压是电网电压，所以主要关注的是输出并网电流的一些特性还有逆变器的效率。
首先是对并网电流的谐波分析。采用的方式一般为快速傅里叶变换( FFT)。FFT 变换是DFT( 离散傅里叶) 变换的快速算法。DFT 的公式为：
式中x( n) 是采样值; N 是采样点数。
使用FFT 变换的时候有三种固有的效应会造成结果产生误差，分别是频谱混叠、栅栏与泄露效应。
频谱混叠主要是因为采样频率太低，被采样信号的最高频率2 倍大于奈奎斯特频率所产生的结果，在所得的频谱中会产生假频的成分，对于真实的信号成分造成影响，从而产生误差。在实际中，我们选择较高的采样频率，并且在信号输入部分加入了信号调理部分即抗混叠滤波器，这样可以有效减少频谱混叠带来的影响。
栅栏效应产生的原因是由于得到的频谱是离散化的，并非连续的。而相邻两个频点的频率间隔如下：
Δf = 1 /T ( 2)
式中T 为一次采集的时间。对于我们所选取的1s,则相邻两个频点间的差为1Hz,即为所有的整数频率点，但是在大多数时候我们所需要分析的频率点并不是正好分布在这些离散的频率点上的，而是在这些点之间，比如电网的频率会在50Hz 附近波动，从而无法观测到真实频点的能量。解决方法可以是加长采样时间，但系统实时性降低，故一般采用的方法为特定的插值算法。
频谱泄露的主要现象是由于采样频率并不是被测信号的整数倍的时候，则信号的能量会扩散到整个频谱上。产生原因是由于我们采样的点数是有限的，DFT 变换会将隐性得将采样点在整个周期内进行延拓，如图5 所示。当采样周期不是信号频率的整数倍时，在延拓时的边缘部分会产生阶跃，这个阶跃的频谱是分布在整个频谱上的。
图5 DFT 变换中的周期延拓
因此可以得到非同步采样是造成栅栏效应和频谱泄露的根本原因。本系统通过对采集得到的数据加窗来抑制频谱泄露所造成的影响。
对于电能质量分析，一般选用余弦窗函数。不同的窗函数的选择原则一般为：如果测试信号含有多个频率分量，频谱表现得十分复杂，且测试的目的更多关注频率而非能量的大小。在这种情况下一般选择主瓣较窄的窗函数，Hanning 窗是一个很好的选择。如果测试目的更多关注某周期信号频率点的能量值，那么其幅度的准确性则更加的重要，可以选择一个主瓣稍宽的窗，这种情况下flattop 窗是一个很好的选择。
而如果既想兼顾测量多个频率点，又想使不同频率点有较高精度的能量显示，则需要权衡主瓣和旁瓣的宽度，选择较合适的窗函数。
在本次测试中，权衡幅值精度和频率点精度后我们选择使用Blackman 窗，其表达式为：
信号的分析除了输出波形质量的分析之外，还有THD 计算，输出功率及逆变器效率分析。计算公式为：
输出有功功率计算公式为：
即直接将采集的数据对应相乘。式中N 为计算的总点数;T 为采集N 点所需要的时间;uk和ik为同一时刻对应的采集值。
功率因数计算为所得有功功率除以视在功率，视在功率为输出电压电流交流均方根值的乘积，即：
实得的功率因数略小于1，是因为输出存在的谐波的影响。逆变器总效率使用输出的有功功率除以输入的直流功率即可。
2.4 数据显示与存储模块
LabVIEW 最大的特点体现在其图形化的编程方式上，因此能够非常方便的进行图形的显示。
数据存储的模块使用LabVIEW 的报表生成模块包，它提供了与MICroSOFt Office 软件的接口，可以将生成的数据直接存储在Word 或者Excel 中。同时在存储时可以直接通过软件加入各种图形，使数据的表现更加丰富。软件中数据存储模块实现的方式与LabVIEW 代码如图6 与图7 所示。
图6 数据存储的基本模式
图7 数据存储模块程序
最后得到的存储效果如图8 所示。存储数据主要是直流电压电流平均值与交流电流电压有效值。同时有存储此值的时间，根据需要，软件可以任意增加所需要存储的数据量。
图8 数据存储的结果显示
3 系统实验效果
实验所使用的硬件平台如图9 所示。由光伏模拟器、光伏逆变器、数据采集模块，还有工控机所组成。实验所使用的逆变器为SMA 公司Sunny Boy 型额定功率5000W 的单相光伏并网逆变器。使用Chroma 光伏模拟器根据EN50530 标准产生光伏组件特性曲线，参数为辐照度1000W/m2，峰值功率2500W，与逆变器匹配。
在上位机软件系统中，系统前面板的主选项卡如图10 所示。主选项卡显示输入与输出电流电压的直流值与有效值。并显示逆变器效率还有当前的系统时间。同时可以扩展显示辐照度。
图9 系统硬件实验平台
图10 监测系统主窗口
在选项卡外有基本参数的设定，主要是采样频率和需显示的谐波次数，采样频率我们默认单通道100kHz，这样可以采集到开关频率次的谐波，而需显示的谐波数在后面的选项卡中会产生作用。
然后交流波形的选项卡显示前1s 的输出交流电压电流波形。同时包括基频、有功功率、功率因数等电能参数的显示。电能质量分析模块显示如图11 所示。分析目标可选择所采集的所有四个量，交流可以观察其谐波，而直流可以观察其纹波大小。图11 是所分析信号的整个频率，极限在奈奎斯特频率处，而下图为一些低次谐波的含量显示，同时图形显示对于真实值不够清晰，还提供了各次谐波含量精确值的查询。
本文关键字：逆变器 稳压-电源电路，单元电路 - 稳压-电源电路
