2.4 電子、電氣產(chǎn)品斷續(xù)傳導(dǎo)發(fā)射超標(biāo)問(wèn)題及對(duì)策
家電類產(chǎn)品斷續(xù)傳導(dǎo)騷擾標(biāo)稱測(cè)量頻率范圍148.5kHz-30MHz(實(shí)際為150kHz-30MHz)。
測(cè)量在電源端子上進(jìn)行,喀嚦聲測(cè)量的頻率點(diǎn)為:150kHz、500kHz、1.4MHz、30MHz
斷續(xù)傳導(dǎo)騷擾的主要來(lái)源:
恒溫控制器具,程序自動(dòng)的機(jī)器和其他電氣控制或操作的器具的開(kāi)關(guān)操作會(huì)產(chǎn)生斷續(xù)騷擾。
此類操作一般通過(guò)繼電器和程控電子/機(jī)械開(kāi)關(guān)等實(shí)現(xiàn)。
此類騷擾一般由繼電器、開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)抖動(dòng)及非純阻負(fù)載通斷所產(chǎn)生的電涌沖擊形成。
可采用相對(duì)應(yīng)的騷擾抑制措施主要針對(duì)以上兩個(gè)方面進(jìn)行。
2.5 電子、電氣產(chǎn)品輻射騷擾超標(biāo)問(wèn)題及對(duì)策
電子、電氣產(chǎn)品輻射騷擾場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量頻率范圍30MHz-1000MHz。
測(cè)量一般在開(kāi)闊場(chǎng)或半電波暗室中進(jìn)行。
輻射騷擾的主要騷擾來(lái)源:
開(kāi)關(guān)電源的開(kāi)關(guān)頻率及諧波騷擾
交流電機(jī)的運(yùn)行噪聲、直流電機(jī)的電刷噪聲
電磁感應(yīng)設(shè)備的電磁騷擾
智能控制設(shè)備的晶振及數(shù)字電路電磁騷擾等
當(dāng)我們通過(guò)騷擾定位方式找到輻射騷擾超標(biāo)點(diǎn)的騷擾源后,即可采用相對(duì)應(yīng)的騷擾源抑制措施。(針對(duì)故障定位及騷擾來(lái)源分別展開(kāi)說(shuō)明)
一般來(lái)說(shuō),首先抑制騷擾源,這可以通過(guò)優(yōu)化電路設(shè)計(jì)、電路結(jié)構(gòu)和排版,加強(qiáng)濾波和正確的接地來(lái)達(dá)到。其次是要切斷耦合途徑,這可以通過(guò)正確的機(jī)殼屏蔽和傳輸線濾波達(dá)到。
3.諧波電流測(cè)試常見(jiàn)問(wèn)題對(duì)策及整改措施
對(duì)于由交流市電供電的電子、電氣產(chǎn)品,諧波電流是一個(gè)很重要的電磁兼容測(cè)量項(xiàng)目。
在低壓市電網(wǎng)絡(luò)使用的電子電氣設(shè)備,其供電電壓是正弦波,但其電流波形未必是正弦波,可能有或多或少的畸變。大量的此類設(shè)備應(yīng)用,會(huì)造成電網(wǎng)電壓波形畸變,使電網(wǎng)電能質(zhì)量下降。
圖4:高壓整流電路及對(duì)應(yīng)的畸變電流波形
一個(gè)周期函數(shù)可以分解為傅立葉級(jí)數(shù),表示為多級(jí)正弦函數(shù)的和式,即可把周期信號(hào)當(dāng)作是正弦函數(shù)的基波與高次諧波的合成。
所以,我們可以將設(shè)備的畸變電流波形分解為基波和高次諧波,通過(guò)特定的儀器測(cè)量高次諧波含量,就可以分析出設(shè)備電流波形畸變的程度。這些高次諧波電流分量我們簡(jiǎn)稱為諧波電流。
圖6:畸變電流波形的傅立葉展開(kāi)示意圖
當(dāng)電網(wǎng)中存在過(guò)量的諧波電流,不僅會(huì)使發(fā)電機(jī)的效率降低,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)造成發(fā)電機(jī)和電網(wǎng)設(shè)備的損壞,同時(shí)還會(huì)影響電網(wǎng)用戶設(shè)備的正常工作,比如計(jì)算機(jī)運(yùn)算出錯(cuò),電視機(jī)畫(huà)面翻滾。
正是出于保護(hù)共用電網(wǎng)電能質(zhì)量,保障電網(wǎng)和用戶設(shè)備的正常進(jìn)行,IEC 提出了諧波電流限值標(biāo)準(zhǔn)。
諧波電流測(cè)試不適用于由非市電的低壓交、直流和電池供電的電子、電氣產(chǎn)品。
3.1 測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)介紹
下面以GB17625.1 標(biāo)準(zhǔn)為例,對(duì)諧波電流的測(cè)量作一個(gè)簡(jiǎn)要介紹。
標(biāo)準(zhǔn)名稱:GB17625.1-2003 idt IEC61000-3-2:2001 《電磁兼容 限值 諧波電流發(fā)射限值(設(shè)備每相輸入電流≤16A)》
GB17625.1-2003 是眾多電子電器產(chǎn)品認(rèn)證檢驗(yàn)的一個(gè)重要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量和限制的就是由低壓市電供電的電子、電氣產(chǎn)品(設(shè)備每相輸入電流≤16A)在使用時(shí)其供電電流波形畸變的程度。
GB17625.1-2003 標(biāo)準(zhǔn)是通過(guò)限制設(shè)備電流的高次諧波分量的大小來(lái)限制設(shè)備電流波形的畸變的。GB17625.1 考慮到第40 次諧波電流含量。
3.1.1 標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍
該標(biāo)準(zhǔn)只對(duì)接入頻率為 50Hz/60Hz、相電壓為220V/230V/240V 的低壓供電系統(tǒng)且每相輸入電流不大于16A 的設(shè)備提出諧波電流限值要求。
該標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè)通用電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)。適合于本標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品類別較多,如家用電器、電動(dòng)工具、電氣照明設(shè)備、信息技術(shù)設(shè)備、影音設(shè)備等等。
3.1.2 設(shè)備的分類
分類是按照諧波電流限值不同而進(jìn)行的。
A 類:平衡的三相設(shè)備;
家用電器,不包括列入D 類的設(shè)備;
工具,不包括便攜式工具;
白熾燈調(diào)光器;
音頻設(shè)備;
以及除以下幾類設(shè)備外的所有其他設(shè)備。
B 類:便攜式工具;不屬于專用設(shè)備的電弧焊設(shè)備
C 類:照明設(shè)備
D 類:有功功率不大于600W 下列設(shè)備:個(gè)人計(jì)算機(jī)和個(gè)人計(jì)算機(jī)顯示器;電視接收機(jī)。
B 類、C 類和D 類設(shè)備定義比較簡(jiǎn)單,A 類的區(qū)分比較復(fù)雜。
3.1.3 諧波電流限值
下列類型設(shè)備的限值在該標(biāo)準(zhǔn)中未作規(guī)定:
額定功率75W 及以下的設(shè)備,照明設(shè)備除外(將來(lái)該值可能從75W 減小到50W);
總額定功率大于1kW 的專用設(shè)備;
額定功率不大于200W 的對(duì)稱控制加熱元件;
額定功率不大于1kW 的白熾燈獨(dú)立調(diào)光器。
?。ㄍǔS猩a(chǎn)廠家利用此條的限制項(xiàng)來(lái)達(dá)到免于進(jìn)行諧波電流限制的目的)
3.1.3.1 A 類設(shè)備的諧波電流限值
A 類設(shè)備的諧波電流限值見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)相應(yīng)表格,限值是有效值,單位為安培。該限值是固定值,與產(chǎn)品的功率和基波電流大小不相關(guān)。
3.1.3.2 B 類設(shè)備的諧波電流限值
B 類設(shè)備的諧波電流限值是A 類設(shè)備的限值的1.5 倍。
3.1.3.3 C 類設(shè)備的諧波電流限值
a)有功輸入功率大于25W
對(duì)于有功輸入功率大于25W 的照明電器,諧波電流不應(yīng)超過(guò)C 類設(shè)備的相關(guān)限值。該限值與產(chǎn)品基波電流大小不相關(guān)。
b)有功輸入功率不大于25W
對(duì)于有功功率不大于25W 的放電燈,標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了其特定的合格判定條件。
3.1.3.4 D 類設(shè)備的諧波電流限值
a)只限制奇次諧波電流。
b)奇次諧波電流不僅要符合最大允許諧波電流,還要符合“每瓦功率允許的最大諧波電流”。
可以說(shuō)對(duì)D 類設(shè)備的要求是比較嚴(yán)格的,而實(shí)際情況卻是D 類設(shè)備的諧波電流往往比較大。
該規(guī)定是考慮到D 類設(shè)備應(yīng)用非常廣泛,又經(jīng)常是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn),客觀上又經(jīng)常同時(shí)使用。如此多的D類設(shè)備同時(shí)工作,它們產(chǎn)生的諧波電流在合成(矢量合成)后對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響將是不能不考慮的。
3.1.4 諧波電流測(cè)量?jī)x器
諧波測(cè)量設(shè)備一般由兩部分組成:精密電源單元與測(cè)量?jī)x表單元。
要求電源部分能向被測(cè)設(shè)備提供良好波形的電壓源、負(fù)載能力和平坦的阻抗特性。
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)量?jī)x表單元必須是離散付氏變換(FFT)的時(shí)域測(cè)量?jī)x器,能夠連續(xù)、準(zhǔn)確地同時(shí)測(cè)量全部各次諧波所涉及的幅值、相位角等需要量。
目前實(shí)驗(yàn)室多采用以FFT 為頻譜分析原理的諧波測(cè)量?jī)x。測(cè)量?jī)x的前級(jí)為采樣電路、模-數(shù)變化器,后級(jí)是FFT 分析儀(可以利用PC 機(jī)實(shí)現(xiàn))。
3.1.5 試驗(yàn)條件
標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了部分類型設(shè)備諧波電流的試驗(yàn)條件。
對(duì)于沒(méi)有提到的設(shè)備,發(fā)射測(cè)量應(yīng)在用戶操作控制下或自動(dòng)程序設(shè)定在正常工作狀態(tài)下,預(yù)計(jì)產(chǎn)生最大總諧波電流(THC)的模式進(jìn)行。
這是規(guī)定了發(fā)射試驗(yàn)時(shí)設(shè)備的配置,而不是要求測(cè)量THC 值或?qū)ふ易類毫訝顟B(tài)下的發(fā)射。
3.2 諧波電流發(fā)射的基本對(duì)策
解決諧波發(fā)射超標(biāo)問(wèn)題的基本辦法是在原來(lái)的電源電路中增加功率因數(shù)校正(PFC)電路。或改變已有的PFC 電路,使其滿足測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)要求。
功率因數(shù)校正一般分為兩種類型,即主動(dòng)式和被動(dòng)式。
當(dāng)然對(duì)于中小功率的電子、電器設(shè)備,盡可能將其消耗的有功功率降低到75W 以下,也不失為一種有效的方法。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)沒(méi)有對(duì)75W 及以下的設(shè)備給出限值(照明設(shè)備除外)。
對(duì)于一些專用的或特殊用途的設(shè)備,使其滿足標(biāo)準(zhǔn)限值中免于限制條款,也是可行的。
3.2.1 主動(dòng)式功率因數(shù)校正
主動(dòng)式功率因數(shù)校正電路可以最大限度的提高功率因數(shù),使其接近于1,這是目前較為理想的諧波電流解決方案。
這樣的開(kāi)關(guān)電源電路必須使用二級(jí)開(kāi)關(guān)電路控制,其中一級(jí)開(kāi)關(guān)電路用來(lái)控制電流諧波,另外一級(jí)開(kāi)關(guān)電路用作電壓調(diào)整。
該方案電路比較復(fù)雜,對(duì)電路元件要求高,增加的改進(jìn)成本較高,而且對(duì)原來(lái)電源電路的設(shè)計(jì)概念必須作徹底的更新。
使用中還應(yīng)該注意到,設(shè)備注入電源的射頻傳導(dǎo)騷擾可能因此而增加,這時(shí)必須再根據(jù)需要增加抑制電源傳導(dǎo)騷擾的元件。
顯然,因?yàn)榧夹g(shù)的原因,該方案一般不能應(yīng)用在采用線形電源變壓器供電的設(shè)備上。
由于該方案對(duì)電路改動(dòng)太大,一般少在諧波電流測(cè)試不通過(guò)時(shí)作為整改對(duì)策使用。
評(píng)論