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在電氣產(chǎn)品的世界里，EMC（電磁兼容性）噪聲問題一直是工程師們關(guān)注的焦點(diǎn)。尤其是近年來，隨著家用變頻產(chǎn)品的普及，高頻噪聲問題也逐漸成為電能質(zhì)量的一大挑戰(zhàn)。今天，我們就來聊聊如何利用先進(jìn)的測(cè)量工具，提前解決這些問題，確保產(chǎn)品的性能和質(zhì)量。

EMC測(cè)試：電能質(zhì)量的“體檢"

在電氣產(chǎn)品的IEC標(biāo)準(zhǔn)中，諧波和電壓波動(dòng)/閃變測(cè)試是電能質(zhì)量低頻輻射的重要組成部分。諧波測(cè)試主要關(guān)注設(shè)備電流消耗波形的畸變分量，這些畸變可能會(huì)導(dǎo)致設(shè)備誤動(dòng)作甚至故障，還會(huì)增加功率系統(tǒng)中的無功功率。因此，IEC標(biāo)準(zhǔn)對(duì)諧波電流的限值進(jìn)行了明確規(guī)定。

而電壓波動(dòng)/閃變測(cè)試則聚焦于電源電壓的波動(dòng)和照明閃爍現(xiàn)象。當(dāng)電氣產(chǎn)品的消耗電流發(fā)生變化時(shí)，電源電壓可能會(huì)隨之波動(dòng)，進(jìn)而導(dǎo)致照明閃爍。這種閃爍不僅影響視覺體驗(yàn)，還可能對(duì)人的健康造成危害。因此，IEC標(biāo)準(zhǔn)也對(duì)電壓波動(dòng)/閃變的限值進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。

諧波和電壓波動(dòng)、閃變測(cè)試的IEC 標(biāo)準(zhǔn)

每個(gè)測(cè)試對(duì)象都有其測(cè)試條件和限值標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)試時(shí)，必須參考最新的IEC標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，測(cè)量設(shè)備也必須符合相應(yīng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)。例如，功率分析儀PW8001就是一款符合IEC諧波和電壓波動(dòng)/閃變測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)的高性能設(shè)備。

諧波測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

IEC61000-3-2：每相額定電流小于等于16A 的設(shè)備的測(cè)試

IEC61000-3-12 ：每相額定電流大于16A 小于等于75A 的設(shè)備的測(cè)試

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所要求的，并且PW8001符合的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 61000-4-7: 2002+A1: 2008

諧波次數(shù): 0 次～ 200 次

間諧波次數(shù): 0.5 次～ 200.5 次

電壓波動(dòng)/ 閃變測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)

IEC61000-3-3：每相額定電流小于等于16A 的設(shè)備

IEC61000-3-11：每相額定電流大于16A 小于75A 的設(shè)備

測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)所要求的、并且PW8001 符合的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：

IEC 61000-4-15: 2010

精度：

Pst ±5% （Pst ＝ 0.2 ～ 5）, dc,dmax: ±4%(dmax=4% 時(shí))

進(jìn)行限值判定的評(píng)估系統(tǒng)

圖1 展示了一個(gè)典型的諧波、電壓波動(dòng)/閃變測(cè)試系統(tǒng)。根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)試系統(tǒng)需要配備交流電源參考阻抗網(wǎng)絡(luò)（RIN）。功率分析儀對(duì)測(cè)量對(duì)象的電源電壓和電流進(jìn)行測(cè)量，并輸出符合測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的結(jié)果。電流測(cè)量通常使用電流傳感器，這樣可以避免因布設(shè)電源配線而帶來的損耗，確保測(cè)量結(jié)果更接近實(shí)際工作環(huán)境。

圖1：諧波、電壓波動(dòng)/ 閃變測(cè)試系統(tǒng)

電源噪聲帶來的挑戰(zhàn)

盡管諧波和電壓波動(dòng)/閃變測(cè)試主要針對(duì)低頻輻射，但在一些使用變頻器的環(huán)境中，高頻噪聲也可能成為問題。例如，變頻器設(shè)備的開關(guān)噪聲可能會(huì)導(dǎo)致周圍設(shè)備出現(xiàn)意外故障（*1）。

為了避免這種情況，建議在設(shè)備開發(fā)的早期階段就開始關(guān)注噪聲問題，通過采取措施來預(yù)防電源噪聲可能引發(fā)的問題。早期干預(yù)不僅可以避免開發(fā)延誤，還能確保產(chǎn)品的可靠性和性能。

*1) 參考文獻(xiàn)：

西島健一：“開關(guān)電源中安裝的 EMC 濾波器的傳導(dǎo) EMI 噪聲降低效果的相關(guān)研究"，《日本電力電子學(xué)會(huì)雜志》 Vol.45

HIOKI 的測(cè)量解決方案

HIOKI 功率分析儀 PW8001 的升級(jí)固件2.0 版本除了IEC 諧波和電壓波動(dòng)/ 閃變測(cè)量之外，還包括功率譜分析 (PSA) 功能。

       除了符合IEC標(biāo)準(zhǔn)的諧波和電壓波動(dòng)/閃變測(cè)量功能外，PW8001還配備了功率譜分析（PSA）功能。這一功能可以對(duì)電壓、電流和功率進(jìn)行FFT分析，能夠分析高達(dá)6 MHz的高頻噪聲，幫助工程師直觀地確認(rèn)那些在IEC諧波或電壓波動(dòng)/閃變測(cè)試中無法看到的噪聲。

IEC 諧波測(cè)量模式設(shè)置畫面 ( 左) 

電壓波動(dòng)/閃變測(cè)量模式設(shè)置畫面（右）

功率譜分析 (PSA) 功能

功率頻譜分析功能可對(duì)電壓、電流和功率進(jìn)行 FFT 分析，與諧波分析功能相比，該功能可分析更高頻率（最高6 MHz）的噪聲，從而直觀地確認(rèn)IEC 諧波或電壓波動(dòng)/ 閃變中看不到的噪聲。

PW8001 可保證最高到1 MHz 的功率測(cè)量精度，對(duì)評(píng)估由逆變器或開關(guān)電源產(chǎn)生的高頻傳導(dǎo)噪聲十分有用。

HIOKI 的第三代功率分析引擎實(shí)現(xiàn)了六項(xiàng)“AUTO"測(cè)量

PW8001 可同時(shí)并行處理正確的功率測(cè)量以及諧波和功率譜分析等所有操作。根據(jù)輸入波形的大小和頻率，測(cè)量量程和濾波器特性會(huì)在內(nèi)部自動(dòng)更新至最佳狀態(tài)。如此，一次測(cè)量即可正確測(cè)量所有分析結(jié)果，從而實(shí)現(xiàn)多角度的驗(yàn)證。

結(jié)語

在電氣產(chǎn)品的開發(fā)過程中，提前解決EMC噪聲問題至關(guān)重要。HIOKI功率分析儀PW8001憑借其強(qiáng)大的功能，可以幫助工程師們按照IEC標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行諧波和電壓波動(dòng)/閃變的測(cè)量，并通過功率譜分析（PSA）功能評(píng)估高頻噪聲。

對(duì)于那些希望擺脫電源噪聲問題被掩蓋、事后才采取對(duì)策的設(shè)計(jì)困境，或者想要提前解決開關(guān)噪聲問題的開發(fā)人員來說，PW8001無疑是一個(gè)值得信賴的伙伴。

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