谐波和闪烁测试

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确保电网完整性

IEC 61000-3-2 谐波测试和 IEC 61000-3-3 闪烁测量

谐波是指频率为电网基波(通常为 50/60 Hz)整数倍的电流或电压。当负载具有非线性特性时,就会产生谐波(开关电源 (SMPS) 就是常见的例子),并可能导致各种电能质量问题。因此,进行谐波分析非常重要:它可以确定存在的谐波、谐波幅值及其在不同运行状态下的变化情况。这些信息有助于确定谐波产生的根本原因以及对电网带来的风险。

闪烁是指电压和电流的短时波动。它通常意味着设备的功率需求发生了快速变化。谐波描述的是周期性波形中的失真,而闪烁更多关注的是负载对电网需求随时间的变化。闪烁测试十分重要,因为电网和所连接的设备都需要稳定的电源供应。如果设备反复引起快速电压下降或负载快速变化,就可能干扰同一电网上的其他设备。

谐波和闪烁测试的主要目的是确保设备不会损害电网的完整性,而不是证明设备能够正常实现其预期功能。设备即使“运行正常”,也可能对周围的电力系统产生不良影响。

谐波和闪烁一致性测试通常在受控环境中进行,并使用稳定的交流电源和经过校准的测量工具。

产品未通过一致性测试的常见原因包括:

  • 非线性电流消耗:开关电源以短时脉冲的形式取用电流,这可能导致谐波失真。可以通过输入滤波或无源校正来避免这一问题。
  • PFC 校正不足:75 W 以上的大功率设备应配备功率因数校正 (PFC) 功能。PFC 实施不当可能引入低次谐波并增大波峰因数,导致发射水平超出允许范围。
  • 启动时的浪涌电流:设备通电时可能出现持续时间很短的电流尖峰。这些尖峰可能超过谐波电流限值,即使其在稳态下符合要求。
  • 功率状态转换:嵌入式系统经常会切换运行状态。这些状态转换可能导致谐波或闪烁。

功率分析仪 和 示波器 可以检测出不理想的谐波和闪烁。功率分析仪具有谐波模式,可通过快速傅里叶变换 (FFT) 计算均方根 (RMS) 值和相位角。 LGM600 系列 等功率分析仪可对前 200 次谐波进行此类分析。电流谐波则通常使用示波器和合适的探头进行测量。测量结果通常以图形和数值两种形式呈现。在某些情况下,示波器还支持 自动测试 ,可以验证设备是否符合一个或多个谐波标准。在验证和一致性测试阶段,功率分析仪可以生成测试报告,并确定哪些谐波超过了标准规定的最大限值。

谐波和闪烁测试挑战

谐波和闪烁测试标准经常修订,因此及时了解最新版本非常重要。

谐波测量结果取决于以下因素:

  • 端口(线电流与线电压)
  • 频率范围(谐波、间谐波与超谐波)
  • 分组/带宽(根据 IEC 61000-4-7 规定的仪器类别)
  • 设备类别(IEC 61000-3-2 标准中 A/B/C/D 类设备的限值有所不同)

闪烁是一种端到端的感知指标,而不是单纯的电压指标。传统的闪烁测量方法(概念上基于 IEC 61000-4-15 系列标准)会模拟电压波动如何引起灯光亮度调制,以及人眼对这种亮度变化的敏感程度。

高速开关设备(例如 宽禁带 (WBG) 设备)会产生频率更高的谐波能量,并伴随宽带发射,其表现形式可能包括与振铃相关的频谱峰值和共模噪声。这使谐波、 传导发射 和开关伪影之间的界限变得模糊。

一致性测试结果存在的一个主要问题在于,其通常无法揭示问题的根本原因。问题可能源于功率因数校正 (PFC) 不稳定、控制环路振荡、脉宽调制 (PWM) 相互作用以及负载转换等。示波器可以提供时域视图,帮助深入了解问题。

用于谐波和闪烁测试的高性能解决方案

罗德与施瓦茨提供全面的测试与测量产品组合,可用于整个产品开发周期中的谐波和闪烁分析,涵盖从早期设计验证到最终一致性测试的各个阶段。

我们的优势:

随着现代谐波越来越受到动态负载和瞬态运行条件的影响,而非仅由稳态运行状态决定,示波器能够直观呈现这些随时间变化的现象。预一致性调试流程有助于工程师及早发现谐波和闪烁问题。

谐波和闪烁测试解决方案的优势

  • 支持谐波和间谐波测试,最高可达 2000 次
  • EMC 一致性测试符合 IEC/EN 标准
  • 全面的测试报告,包含所有可追溯信息
  • 全球应用工程支持,提供专业指导

欢迎与我们的专家讨论您的谐波和闪烁测试应用。

谐波和闪烁测试常见问题

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