成果報告書詳細
管理番号20120000001208
タイトル平成22年度成果報告書 標準化フォローアップ事業 太陽光発電システムより生じる電波雑音の測定方法及び限度値に関する標準化事業
公開日2013/7/30
報告書年度2010 - 2010
委託先名首都大学東京大学
プロジェクト番号P04002
部署名新エネルギー部
和文要約「太陽光発電システムより生じる電波雑音の測定方法及び限度値に関する標準化事業」
1.背景
  太陽光発電システムにおける電波雑音に関して,系統連系パワーコンディショナ(GCPC)の直流入力ポートの測定方法と限度値の国際規格化を2014年完成を目標に進めている。
2.基本方針
  設置場所ではなくシールドルームなど測定室内で測定できる伝導妨害波端子電圧(電流)で限度値を設定するため,太陽光発電システムの直流回路インピーダンスに整合した擬似回路網を設計し、それを用いた測定方法と限度値を標準化する。
3.実施項目
(1)妨害波電圧を測定する擬似回路網のインピーダンス仕様を決定するため,既設の太陽光発電システムにおいて,GCPC直流入力ポートのインピーダンスを測定した。
(2)擬似回路網としてCDNを採用するという提案に対して,その使用可否を検討した。
(3)妨害波発生モデルを確立するために,GCPCの直流入力,交流出力の各ポートから発生する妨害波電流を測定した。また,擬似回路網を使用して雑音端子電圧を測定する方法を検討した。
(4)妨害波電流と電磁界との関係明確化のため,配線ケーブルと太陽電池モジュールを接続した系において電磁界の放射状況を測定した。また,その状態を模擬したモデルを用いて放射電磁界の数値計算を行い,実測値との比較検討を行った。
(5)2011年10月のCISPR国際会議において,インピーダンスの測定結果とCDNの使用可否検討結果について報告した。また,2011年2月には,直流入力ポートにおける測定方法と限度値に関する日本案を提案した。
4.成果
(1)太陽電池モジュールの枚数,種類がインピーダンスに与える影響は小さく,配線ケーブルのインピーダンスが支配的であることが分かった。また,並列回路数が増加するにつれて,配線ケーブルのインピーダンスに起因して5MHz以下で共振周波数が移動することが分かった。5MHz以上の帯域では,並列回路数による違いは見られない。
(2)CDNの直流重畳特性を確認した結果,特定の周波数でインピーダンスが低下しており,GCPCのスイッチング周波数特性によっては測定不能となる可能性があることが判明した。
(3)GCPCから流出する妨害波の流路を明確にし,各ポートの各線に独立した電流が流れる多端子モデルを考案し,DC入力ポートの限度値を決定する上での理論展開を完成させた。また,雑音端子電圧を測定する測定方法を提案し,他国でも実施する測定に向けたマニュアルを作成した。
(4)直流入力ポートから発生する電磁界は,太陽電池モジュールそのものからではなく,配線ケーブルを含む大きなコモンモードループによる磁界放射が支配的であることが確認できた。また,シミュレーション値と実測値で,放射磁界強度の周波数特性の相対的な傾向は概ね一致することが確認できた。しかし,放射磁界の絶対値については,実験に用いたノイズ源の正確なモデリングが法について継続して研究する必要がある。
(5)2011年2月のCISPR/B/WG1/MT-GCPC会議において,日本が提案した測定方法と限度値が採用されることで各国の合意を得ることができた。具体的には直流入力ポート限度値は,クラスA,クラスB共に国内の電気安全環境研究所の認証制度における限度値と殆ど同値であり,測定方法についても,既にCISPR16-1-2で規定されている既存の擬似回路網を用いた測定が可能となった。
英文要約“Standardization Work on Test Methods for Radio Noise Generated by Photovoltaic Power Systems and their Limits”
1. Background
Concerning radio noise generated by photovoltaic power systems, international standardization of test methods for the DC input ports of a Grid Connected Power Conditioner(GCPC)and their limits is in progress aiming at completion in 2014.
2. Basic Policy
To specify the limits of disturbance voltage (and/or current) that can be measured in a test room, but not at the installation point, an artificial network will be designed that matches the DC circuit impedance of the photovoltaic system, and test methods and their limits will be standardized.
3. Actions
(1) Measured the impedance of a GCPC DC input port to determine the impedance specification of the artificial network for measuring disturbance voltage.
(2) Reviewed the applicability of the proposal to use CDN as an artificial network.
(3) To establish a disturbance generation model, measurements were taken of the disturbance current generated from each port of a GCPC DC input and AC output. Measurement methods for the disturbance current using artificial networks are also being investigated.
(4) The emission status was measured of the electromagnetic field in a system where connecting cables and photovoltaic cell modules are connected. Besides, using a simulation model of the system, numerical calculations of the radiation field were performed and the results were compared to actual measurements.
(5) Results of impedance measurements and applicability of CDN were reported at the CISPR international conference in October 2010. A proposal from Japan was also made on measurement methods through DC ports and their limits in February 2011.
4. Accomplishments
(1) It was found that the number and type of photovoltaic modules have little influence on impedance and that the impedance of wiring cables is dominant.
(2) Upon confirming the DC bias characteristics of CDN, it was found that impedance dropped at specific frequencies and that taking measurements may become impossible depending on GCPC switching frequency characteristics.
(3) The path of the disturbance signal leaking from GCPC was clarified. A multi-terminal model was devised in which an independent current flows in each wire of each terminal, and a theoretical framework for determining the limits of DC input ports was completed. Besides, methods for measuring the disturbance voltage were proposed.
(4) Concerning the electromagnetic field generated from DC input ports, it was confirmed that magnetic emissions from a common mode loop including wiring cables are dominant rather than those from the photovoltaic modules. It was also confirmed that the relative tendency of frequency characteristics of magnetic field emission intensity agrees between simulation and actual values.
(5) International agreement was obtained at the CISPR/B/WG1/MT-GCPC conference in February 2011 to adopt the test methods and limits proposed by the Japan side. That is, the limit values of the DC input port for both class A and class B are almost the same as those used for the certification system of Japan Electrical Safety & Environment Technology Laboratories. Regarding test methods, measurements using existing the artificial network specified in CISPR16-1-2 became eligible.
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