新版标准谐波电流计算公式.ppt

苏州出入境检验检疫局扈罗全博士2016 10 GB17625 1 2012 GB17625 2 2007 GBT17626 7 2008电磁兼容谐波电流发射 电压变化波动与闪烁等国家标准及其在强制性认证制度中的应用 扈罗全博士 高级工程师 中国电子学会会员 全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分技术委员会委员 国家质检总局第三届WTO TBT国外通报评议专家 江苏检验检疫系统学科带头人 苏州大学轨道交通学院硕士研究生导师 英国Greenwich大学工程学院访问学者 E mail luoquan hu 2 I TC246归口管理IEC61000系列标准中部分强制性国家标准与CCC认证及采标信息概况II GB17625 1 GBT17626 7 GB17625 2介绍III 标准条款中若干重要技术细则分析IV CCC认证中使用GB17625 1常见问题及产品监督抽查谐波电流发射不合格分析 3 目录 I TC246归口管理IEC61000系列标准中部分强制性国家标准与CCC认证及采标信息概况 4 GB17625 1 2012电磁兼容限值谐波电流发射限值 设备每相输入电流 16A GB17625 2 2007电磁兼容限值对每相额定电流 16A且无条件接入的设备在公用低压供电系统中产生的电压变化 电压波动和闪烁的限制GB17799 3 2012电磁兼容通用标准居住 商业和轻工业环境中的发射GB17799 4 2012电磁兼容通用标准工业环境中的发射 5 TC246归口管理IEC61000系列标准中部分强制性国家标准 其他为GB T和GB Z系列标准与GB17625 1联系最紧密的标准 GB T17626 7 2008电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波 间谐波的测量和测量仪器导则 6 TC246归口管理IEC61000系列标准中部分强制性国家标准 CCC强制性认证 2001年12月 国家质检总局发布了 强制性产品认证管理规定 以强制性产品认证制度替代原来的进口商品安全质量许可制度和电工产品安全认证制度 中国强制性产品认证简称CCC认证或3C认证 是一种法定的强制性安全认证制度 7 强制性产品认证目录描述与界定表 8 CCC强制性认证 目前使用的是 强制性产品认证目录描述与界定表201445号公告 9 CCC强制性认证 CCC认证涉及的产品类标准 参见强制性产品认证目录描述与界定表的备注栏 10 CCC强制性认证 典型家电产品 真空吸尘器为例 11 采标信息概况 适用标准 GB4706 1GB4706 7GB4343 1GB17625 1采标年号信息 标准未给出年号 即版本号 表示使用当前的有效版本 标准来自中国国家标准 超过98 国内行业标准 很少的其它标准 12 采标信息概况 以GB17625 1为例2013 7 1以前 使用GB17625 1 2003电磁兼容限值谐波电流发射限值 设备每相输入电流 16A 2013 7 1以后 使用GB17625 1 2012电磁兼容限值谐波电流发射限值 设备每相输入电流 16A 13 采标信息概况 CCC检测采用的标准 由CNCA专门文件发布 当前最新有效文件 国家认监委2012年第30号公告 国家认监委关于印发强制性产品认证目录描述与界定表的公告 以及2014年第45号公告 备注栏中的 适用标准 的年号 在中国国家标准化管理委员会网站 14 采标信息概况 采标依据 标准年号换版公告 由国标委在新标准完成时发布 国家认监委适时向认证机构及产品认证检测任务的实验室发布换版 15 采标信息概况 16 采标信息概况 GB9254 2008信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法 2009 09 01实施 代替GB9254 1998 GB4343 1 2009家用电器 电动工具和类似器具的电磁兼容要求第1部分 发射 2010 04 01实施 代替GB4343 2 1999 GB4343 2 2009家用电器 电动工具和类似器具的电磁兼容要求第2部分 抗扰度 2010 04 01实施 代替GB4343 2 1999 17 其他电磁兼容检测强制性国家标准 GB13837 2012声音和电视广播接收机及有关设备无线电骚扰特性限值和测量方法GB19483 2004无绳电话的电磁兼容性要求及测量方法GB18499 2008家用和类似用途的剩余电流动作保护器 RCD 电磁兼容性GB23313 2009工业机械电气设备电磁兼容发射限值 18 其他电磁兼容检测强制性国家标准 GB15579 10 2008弧焊设备第10部分 电磁兼容性 EMC 要求GB7260 2 2009不间断电源设备 UPS 第2部分 电磁兼容性 EMC 要求GB23712 2009工业机械电气设备电磁兼容机床发射限值GB17799 3 2012电磁兼容通用标准居住 商业和轻工业环境中的发射 19 其他电磁兼容检测强制性国家标准 GB17799 4 2012电磁兼容通用标准工业环境中的发射GB12668 3 2012调速电气传动系统第3部分 电磁兼容性要求及其特定的试验方法注 GB17625 1是当前使用频次最高的EMC检测标准 20 其他电磁兼容检测强制性国家标准 我国CCC认证中也使用GB T标准 GB T19484 1 2013800MHz 2GHzcdma2000数字蜂窝移动通信系统的电磁兼容性要求和测量方法第1部分 用户设备及其辅助设备 21 其他电磁兼容检测强制性国家标准 以下几类产品的CCC认证均涉及到使用GB17625 1标准 信息技术类电动工具类家用和类似用途设备音视频设备照明电器 22 典型产品CCC认证使用EMC标准 II GB17625 1 GBT17626 7 GB17625 2介绍 23 谐波 电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致 当电流流经负载时 与所加的电压不呈线性关系 就形成非正弦电流 从而产生谐波 谐波频率是基波频率的整倍数 谐波可以分为偶次与奇次性 第3 5 7次编号的为奇次谐波 而2 4 6 8等为偶次谐波 一般地讲 奇次谐波引起的危害比偶次谐波更多更大 24 谐波电流发射测试标准 目前主要有IEC谐波测试标准EN谐波测试标准GB谐波测试标准其他主要贸易国对谐波测试的要求 25 26 IEC谐波测试标准谐波测试标准的版本有 IEC61000 3 2 2000 IEC61000 3 2 2000 A1 2001 IEC61000 3 2 2000 A1 2001 A2 2004 IEC61000 3 2 2005 IEC61000 3 2 2005 A1 2008 A2 2009 IEC61000 3 2 2014 Edition4 0 EN谐波测试标准与IEC谐波测试标准 基本保持同步GB谐波测试标准通常落后于IEC标准的更新换版速度在我国国标体系下 没有标准的修订增补件 Amendments 27 我国现行的电磁兼容标准大部分等效或等同于IEC CISPR等标准 我国的电磁兼容标准修制定采用跟踪策略 GB标准在时效上 要落后国外好几年 很多标准中一些条款的要求落后于相应的国际标准谐波电流测试的国家标准为GB17625 1 2012 idtIEC61000 3 2 2009 28 29 目前最新版本IEC61000 3 2 2014 在电磁兼容行业称新版标准为4 0版本 该版标准引用IEC61000 4 7 2002 A1 2008 Cor1 2009 以此作为计算谐波量值的标准 30 IEC61000 4 7Electromagneticcompatibility EMC Part4 7 Testingandmeasurementtechniques Generalguideonharmonicsandinterharmonicsmeasurementsandinstrumentation forpowersupplysystemsandequipmentconnectedtheretoIEC61000 4 7 2002引入谐间波的计算IEC61000 4 7 2002 A1 2008 Cor1 2009GB T17626 7 2008电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波 间谐波的测量和测量仪器导则 31 我国及其他主要贸易国谐波测试要求的差异 中国的3C认证需要使用IEC的2001版标准 即前面所说的GB17625 1 2012 出口到欧盟的吸尘器产品 在DIRECTIVE2014 30 EU和Directive2004 108 EC需要使用EN的2009年版本 等同于IEC的2009年版本 出口到美国 加拿大 日本或台湾时 由于这些国家和地区使用单相100 110 120V的电压 故无需开展谐波测试 32 III 标准条款中若干重要技术细则分析 33 3 1GB17625 1 2012 34 谐波测试待测设备分类 A类B类C类 照明设备D类根据6 2 2要求 规定功率不大于600W的个人计算机和个人计算机显示器 电视机 35 谐波电流测量试验配置 在标准附录C中规定了某些类型设备谐波电流测量的专门的试验条件 C2 C14共13类 对于附录C中未列出的设备 发射测量应在用户操作控制下或自动程序设定在正常工作状态下 预计产生最大总谐波电流 THC 的模式进行 这是规定了发射试验时设备的配置 而不是要求测量THC值或寻找最恶劣状态下的发射 36 第7章规定的谐波电流限值仅适用于线电流而非中性线电流 对于单相设备 允许测量中性线的电流代替线电流 Rf 6 2 1 根据制造商提供的信息对受试设备进行测量 为了保证测量结果符合正常使用时的状况 在试验开始前 可能需要由制造商启动电动机预运行 37 谐波电流测量试验配置 测量步骤 谐波电流的测量应按下列要求进行 Rf 6 2 2 对于每次谐波 按照附录B的规定在每一个DFT 离散傅氏变换 时间窗口内测量1 5s的平滑有效值谐波电流 在6 2 4规定的整个观察周期内 计算由DFT时间窗口得到的测量值的算术平均值 用于计算限值的输入功率值应由下列要求确定 在每个DFT时间窗口内测量1 5s的平滑有功输入功率 在整个试验周期内 由DFT时间窗口确定功率的最大测量值 注 在附录B中规定的供给测量仪器平滑部分的有功输入功率 是在每个DFT时间窗口内的有功输入功率 谐波电流和有功输入功率应在相同的试验条件下测量 但不需同时测量 38 为了避免在某功率值附近限值急剧变化 而对采用哪类限值产生疑惑 制造商可规定与实际测量得到的功率值偏差 10 范围内的任意值 用其来确定作为在原制造商合格评定试验中的限值 试验报告中应记录根据本章定义的功率测量值和规定值 如果发射试验中按本章条款测得的 而非原制造商合格评定试验中测得的 功率值与制造商在试验报告 见6 2 3 5 中规定的功率值相比 不小于90 或不大于110 则应使用规定值来确定限值 当测量值在规定值的允许范围之外时 则应使用测得的功率值确定限值 39 对于C类设备 应使用制造商规定的基波电流和功率因数 见3 10 计算限值 与计算D类限值时测量和规定功率一样 基波电流分量和功率因数由制造商测量和规定 应从与基波电流分量值相同的DFT测量窗获得所用的功率因数值 下图为GB17625 1中确定谐波电流限值适用性的流程图 40 41 例外情况下列类型设备的限值在标准中未作规定 注1 限值可能在将来标准的修改或修订中给出 额定功率75W及以下的设备 照明设备除外 注2 将来该值可能从75W减小到50W 总额定功率大于1kW的专用设备 额定功率不大于200W的对称控制加热元件 额定功率不大于1kW的白炽灯独立调光器 42 A类设备的限值A类设备输入电流的各次谐波不应超过标准中表1给出的限值 音频放大器应按照C 3进行试验 白炽灯调光器应按照C 6进行试验 B类设备的限值B类设备输入电流的各次谐波不应超过标准中表1给出值的1 5倍 43 44 表1A类设备限值 C类设备的限值a 有功输入功率大于25W对于有功输入功率大于25W的照明电器 谐波电流不应超过表2给出的相关限值 但是 表1的限值适用于带有内置式调光器或壳式调光器的白炽灯灯具 对于带有内置式调光器 独立式调光器或壳式调光器的放电灯具 适用于下列条件 在最大负荷状态下谐波电流不应超过表2给出的百分数限值 在任何调光位置 谐波电流不应超过最大负荷条件下允许的电流值 设备应按照C 5规定的条件进行试验 45 b 有功输入功率不大于25W对于有功功率不大于25W的放电灯 应符合下列两项要求中的一项 谐波电流不超过表3第2栏中与功率相关的限值 或 用基波电流百分数表示的3次谐波电流不应超过86 5次谐波不超过61 而且 假设基波电源电压过零点为00 输入电流波形应是60 或之前开始流通 65 或之前有最后一个峰值 如果在半个周期内有几个峰值 在900前不应停止流通 如放电灯带有内置式调光器 测量仅在满负荷条件下进行 46 47 Ip abs 取Ip 和Ip 中绝对值较大者 图27 3b 中描述的相对相位角和电流参数示意图 D类设备的限值对于D类设备 谐波电流和功率应按照6 2 2的规定进行测量 按照6 2 3和6 2 4的要求 输入电流谐波不应超过表3给出的限值 48 49 表3D类设备的限值 标准执行过程中的几个难点 1 触发角和相位角在谐波电流发射测试标准中 对白炽灯调光器和真空吸尘器等有触发角的要求 以后者为例 要求触发角设定到90 5 如果是多级控制 则设定到最接近90 的那一级上 标准中未指明是电压或电流的触发角 标准在图2中给出了使用电流触发角进行调控的示意图 50 谐波电流测试仪器对触发角有一个间接的观察窗口 有些仪器公司的分析软件有专门针对吸尘器的选项 当电压相位90 时 对应电流相位为0 此时触发角为90 实际电路中电压和电流波形异步 如图所示 51 52 图吸尘器运行中电压和电流波形异步示意图 2 LED灯具产品LED灯不属于放电灯 因此运行功率 也即实测功率 小于25W的LED灯无需进行谐波电流测试 其次 LED灯串或者灯具属于照明设备 因此适用标准中条款7 3a的内容 根据上面的分析 针对LED灯串和灯具按照下图流程进行谐波电流测试 Rf CTLDECISl0NSHEETDSH 617Standard s IEC61000 3 2Ed3Subject Classificationoflightingchains 53 54 LED灯具谐波电流测试流程图 3 待测物 EUT 功率标准中 涉及到有功功率 activepower 额定功率 ratedpower 指定功率 specifiedpower 等 指定功率 有时也翻译成 规定功率 通常认为使用 指定功率 更为恰当 是对有功功率的一阶低通滤波值 标准61000 4 7中也称作有功功率的平滑值 在该标准中给出了计算指定功率的一阶低通滤波器的参数 55 在条款 谐波电流限值 Rf Clause7 由于对许多待测物的谐波电流发射评估 需要使用指定功率 在2008年修正文件之前的标准中均使用额定功率 因此在谐波测量技术新版修正文件中 对指定功率给出更加明确的阐述 在条款5 5 1的注2中指出 只要功率计的均方根值的计算符合标准的要求 可使用外置式功率计 56 4 谐波测量的连续性在一个测试过程经历不同的工况 测试时间间隔在测试分过程中可以不连续 在应用限值时 视作三个连续间隔 且不考虑在三个时间间隔之外的谐波电流值 在实际测试过程中 在不同工况之间进行切换时 有时会出现特别严重的谐波电流分量 57 判断原则 测量结果的重复性要优于 5 在测试过程中出现前述这种特别的例外现象 就无法满足标准中对于测量重复性的要求 为避免把不需要的瞬时谐波分量考虑进谐波分量值的计算中去 在两个连续的不同工况之间需要有一个暂停操作 58 另一方案是延长测试时间 例如把整个测试的最小时间从6分钟延长为15分钟 这样当在不同工况之间进行转换时 只要转换时间小于15s 通常这样的时间间隔是足够的 就可以降低瞬态电磁骚扰的影响 并且符合标准对测量结果的重复性要优于 5 的要求 59 其他疑难点问题 三相设备 如空调 测试要求待测物工作环境温度 60 IEC61000 3 2 2014的几个新变化新定义 调速驱动器 variablespeeddrive 用于新型电子电器产品出现的新型部件 含有这类部件的产品称作 含变速驱动调节器家电产品 需要进行谐波电流测试 修改C 7 C 14条款 增加C 15 C 16条款 61 3 2GB T17626 7 62 GB T17626 7 2008电磁兼容试验和测量技术供电系统及所连设备谐波 间谐波的测量和测量仪器导则 目前 idtIEC61000 4 7 2009的新版标准已经完成初稿草案 63 新版标准谐波电流计算公式 对于50Hz电网系统 计算公式表示如下 64 5次谐波计算示意图 65 66 测量仪器总体结构图 3 3GB17625 2 2007 67 作为GB标准 从该标准的使用执行情况分析 该标准的采标率很低 根据实验室调查了解的信息 执行该标准产生的检测不合格案例非常稀少 近年我实验室连续检测不合格率 0 在企业的研发过程中会参考该标准进行测试 在进行欧盟的CE认证时 EMC指令中涵盖了该标准 68 最大相对电压变化和相对稳态电压变化评定待测物的电压变化特性是在两个稳态电压之间 有效值电压差对时间的函数 电压处于稳态是指电压持续稳定时间至少1s 最大电压变化 Umax 是电压变化特性的最大有效值和最小有效值之差 稳态电压变化 Uc 是被至少一个电压变化特性隔开的两个相邻稳态电压之间的电压差 69 70 71 在标准中 并未明确指出dmax和dc的大小关系 在一些公开的技术资料中也未见这两个参数的详细讨论 但是从标准提供的定义中可以发现 对于dmax的定义 其内涵在逻辑上比dc要大 而且在标准中规定的限值要求上 dmax的允许限值比dc大 因此可以认为 在实际测量过程中dmax的测量值比dc的测量值大 72 根据对最大相对电压变化dmax和相对稳态电压变化dc的定义