照明設(shè)備認(rèn)證諧波電流檢測(cè)分析
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摘要：諧波電流是照明設(shè)備（產(chǎn)品）認(rèn)證中一種常見的測(cè)試項(xiàng)目。圍繞GB17625.1-2012對(duì)照明設(shè)備的要求，通過(guò)對(duì)兩種照明產(chǎn)品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，說(shuō)明了標(biāo)準(zhǔn)中限值的應(yīng)用方法，尤其是測(cè)試結(jié)果的評(píng)定方法，期望有助于GB17625.1-2012的理解和實(shí)施。
關(guān)鍵詞：諧波電流；照明設(shè)備；認(rèn)證；限值；結(jié)果評(píng)定；GB17625.1-2012
引言
諧波電流是正弦電流發(fā)生畸變后的產(chǎn)物，主要源于電路中的非線性元器件或負(fù)載[1]。諧波電流是一種常見的電磁騷擾，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致功率因數(shù)下降[2]，供電系統(tǒng)效率降低。諧波電流屬于產(chǎn)品認(rèn)證中電磁兼容的測(cè)試項(xiàng)目，也是照明產(chǎn)品認(rèn)證檢測(cè)的主要不合格項(xiàng)目之一。照明產(chǎn)品常見的CCC、CE等認(rèn)證，都需要測(cè)試諧波電流。正確理解相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，尤其是限值的應(yīng)用方法，對(duì)于諧波電流測(cè)試和產(chǎn)品認(rèn)證有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明設(shè)備的要求
現(xiàn)行諧波電流的檢測(cè)依據(jù)GB17625.1-2012《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）》[3]，被測(cè)設(shè)備（EUT）分為A、B、C、D四類，其中C類為照明設(shè)備。GB17625.1-2012第7章提到，額定功率75W及以下的設(shè)備在本標(biāo)準(zhǔn)中不做限值的規(guī)定（即無(wú)需測(cè)試諧波電流），但照明設(shè)備除外，原因是小于75W的照明設(shè)備數(shù)量眾多，如不加以限制，必然給電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重的污染。在限值上，C類照明設(shè)備跟A、B兩類的表示方式也不一樣，對(duì)有功輸入功率≤25W的放電燈，標(biāo)準(zhǔn)給出了兩種評(píng)定結(jié)果的方式。這些評(píng)定方式對(duì)初期涉足照明設(shè)備認(rèn)證和諧波電流檢測(cè)的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，理解起來(lái)有一定難度。以下通過(guò)照明產(chǎn)品的檢測(cè)實(shí)例，解讀標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求以及評(píng)定檢測(cè)結(jié)果的方法。GB17625.1-2012等同采用IEC61000-3-2:2009[4]，為強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。本標(biāo)準(zhǔn)對(duì)照明設(shè)備的主要要求列舉如下：（1）照明設(shè)備為C類設(shè)備，但不包括歸為A類設(shè)備的白熾燈調(diào)光器。（2）對(duì)功率≤75W的照明設(shè)備，也有諧波電流的要求。因?yàn)檎彰髟O(shè)備以通用照明燈具居多，功率普遍不高（多數(shù)≤75W），但社會(huì)擁有量大，影響不可忽略，不能豁免[5]。（3）限值（C類設(shè)備）：對(duì)于有功輸入功率＞25W的照明設(shè)備，諧波電流不應(yīng)超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)中表2給出的限值（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。這里需要注意，與A類設(shè)備不同，標(biāo)準(zhǔn)對(duì)C類設(shè)備（照明設(shè)備）給出的限值，是各次諧波占基波電流的百分比（即百分?jǐn)?shù)限值）。例如，5次諧波電流的限值為10%，表示5次諧波電流與基波電流之比應(yīng)≤10%。其中，3次諧波的限值為（30×λ）%，為電路功率因數(shù)，代表限值還跟功率因數(shù)有關(guān)。對(duì)于有功功率≤25W的放電燈，標(biāo)準(zhǔn)也做了限值要求（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。對(duì)于目前不斷普及的LED照明設(shè)備，由于其不屬于放電燈，就算功率≤25W，根據(jù)現(xiàn)行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)諧波電流也不做要求。需要說(shuō)明的是，最新版的歐盟諧波電流發(fā)射標(biāo)準(zhǔn)EN61000-3-2:2019（等同于IEC61000-3-2:2018）中新增了“額定功率≥5W且≤25W的照明設(shè)備”（IEC61000-3-2:2018條款7.4.3），意味著功率≥5W的照明設(shè)備均需要進(jìn)行諧波電流測(cè)試[5]。
2照明設(shè)備諧波電流測(cè)試數(shù)據(jù)分析
某燈具（C類設(shè)備）的諧波電流測(cè)試結(jié)果如圖1和圖2。其中圖1為圖表部分，圖2為各次諧波電流的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)（僅列出基波以及2~21次諧波）。圖1顯示該燈具的功率＞25W，說(shuō)明應(yīng)滿足C類設(shè)備25W以上的限值要求。因?yàn)镃類設(shè)備的限值用基波頻率下輸入電流百分?jǐn)?shù)（%）表示，為此，圖2中的數(shù)據(jù)顯示了基波的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，最大值為0.1464A。以5次諧波為例，標(biāo)準(zhǔn)給出的限值為基波頻率下輸入電流的10%，即0.0146A。已知限值后，即可算出平均值/限值（第4列）和最大值/限值（第6列）。為方便查看各次諧波電流的實(shí)測(cè)值是否超過(guò)對(duì)應(yīng)的限值，圖1采用了比例表示法，即各次諧波電流實(shí)測(cè)值占該次諧波圖1某燈具的諧波電流測(cè)試數(shù)據(jù)圖圖2某燈具各次諧波（基波及2~21次諧波）電流的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)限值的百分比[5]。圖1中，100%對(duì)應(yīng)限值，可以直觀看出某次諧波是否達(dá)到或超過(guò)限值，例如5次諧波只達(dá)到限值的84.97%。
3檢測(cè)結(jié)果評(píng)定方法
燈具諧波電流檢測(cè)結(jié)果的評(píng)定方法，GB17625.1-2012條款6.2.3.4（限值的應(yīng)用）中有相關(guān)規(guī)定。對(duì)有功輸入功率＞25W的燈具來(lái)說(shuō)，同時(shí)滿足以下兩個(gè)要求，即可評(píng)定合格。（1）在觀察時(shí)間內(nèi)得到的單次諧波電流的平均值≤相應(yīng)的限值（見GB17625.1-2012的表2）。（2）每次諧波的1.5s平滑均方根值≤相應(yīng)限值的150%。因此，圖1在100%、150%都分別畫了紅線，目的就是為了方便觀察達(dá)標(biāo)情況。圖2中，某燈具實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)第四列的數(shù)值（84.97%）沒有超過(guò)100%，第六列的數(shù)值（85.24%）也沒有超過(guò)150%，即代表同時(shí)滿足以上兩個(gè)條件，故該燈具諧波電流檢測(cè)合格。
4功率≤25W放電燈的評(píng)定方法
對(duì)于有功輸入功率≤25W的放電燈，GB17625.1-2012要求限值應(yīng)符合下列兩項(xiàng)要求之一：（1）諧波電流不超過(guò)D類限值（見GB17625.1-2012表3）第二列中與功率相關(guān)的限值。請(qǐng)注意：該列限值的單位為mA/W，實(shí)際的限值還要用該列的數(shù)據(jù)乘以燈具的有功功率。還要注意，這里采用了D類設(shè)備的限值，但燈具仍屬于C類設(shè)備。（2）3次諧波電流不超過(guò)基波電流的86%，5次諧波不超過(guò)61%；同時(shí)以基波電源電壓過(guò)零點(diǎn)作為參考0時(shí)，輸入電流波形應(yīng)達(dá)到相應(yīng)的相位要求（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。據(jù)經(jīng)驗(yàn)，上述兩個(gè)條件中，條件（1）往往比較難通過(guò)，原因在于燈具的功率較小，對(duì)應(yīng)的限值也比較??；條件（2）反而容易達(dá)到，舉例說(shuō)明如下。圖3是一種功率＜25W的照明產(chǎn)品的諧波測(cè)量數(shù)據(jù)圖，橫軸60、65及90對(duì)應(yīng)的地方都畫有豎紅線，方便分析。很顯然，無(wú)論是正半周還是負(fù)半周，輸入電流波形在60之前已達(dá)到電流閾值（0.05Ip），65之前出現(xiàn)峰值，90之前尚未降低到電流閾值以下。可見電流波形符合GB17625.1-2012條款7.3的要求。圖4為≤25W照明產(chǎn)品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，只列出3次和5次諧波。用基波電流（最大值）乘86%得到3次諧波電流的限值，基波電流（最大值）乘61%得到5次諧波的限值。即使按照第3節(jié)有功輸入功率＞25W的評(píng)定方法，可以看到該照明產(chǎn)品的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)第四列（98.776%、99.425%）沒有超過(guò)100%，第六列（99.184%、99.425%）更在150%以下，3次和5次諧波的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)都符合GB17625.1-2012要求。因此可以評(píng)定這個(gè)功率＜25W照明產(chǎn)品的諧波電流波形和數(shù)據(jù)合格。
5結(jié)語(yǔ)
對(duì)于目前不斷普及的LED燈具，若功率＜25W，現(xiàn)行GB17625.1-2012對(duì)諧波電流還是豁免的，但新版的EN61000-3-2:2019則做了相應(yīng)要求。現(xiàn)行的GB17625.1-2012對(duì)照明設(shè)備（C類設(shè)備）的限值表示方式不同于其它類別設(shè)備，結(jié)果評(píng)定方式也比較特別，對(duì)初期涉足該領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，理解起來(lái)有一定難度。通過(guò)分析功率>25W的照明設(shè)備以及功率≤25W的放電燈的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，詳細(xì)說(shuō)明了標(biāo)準(zhǔn)中限值的應(yīng)用方法，尤其是測(cè)試結(jié)果的評(píng)定方法。期望本文能拋磚引玉，同時(shí)能幫助技術(shù)人員工作中更好的貫徹落實(shí)GB17625.1-2012。
參考文獻(xiàn)
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[5]林為.諧波電流檢測(cè)及實(shí)例結(jié)果分析[J].通信電源技術(shù),2020(2):9-11.
作者：林為 單位：佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院