日置 PW8001 功率分析仪 谐波和电压波动/ 闪变测量解决方案
2024-04-15
一、前言
谐波和电压波动/ 闪变测试是电气产品所要求的IEC 标准中被称为电能质量低频辐射的EMC 测试的一部分。近年来，不仅是功率调节器，普通家用变频产品的高频噪声也被认为是电能质量的问题。
本应用案例介绍了如何将日置 PW8001功率分析仪 活用于噪声对策，进行符合IEC 标准的谐波和电压波动/ 闪变等低频辐射的测量，以及高频噪声的测量方法。
二、IEC 谐波、电压波动闪变测试是什么
在谐波测试中会测量设备电流消耗波形的畸变分量。谐波电流会导致设备的误动作或故障，并增加功率系统中的无功功率，因此，测试标准规定了对于谐波电流的限值。
电压波动/ 闪变测试是针对电源电压波动和照明闪烁（闪变）的测试。当电源电压因电气产品的消耗电流变化而波动时，就会出 现照明闪烁。闪变是一种健康危害，会给人带来不适，因此测试标准规定了电压波动/ 闪变的限值。
三、谐波和电压波动闪变测试的IEC 标准
每个测试对象都有自己的测试条件和确定限值的标准，测试必须参照的测试标准。此外，用于测试的测量设备也必须符合测量标准。日置 PW8001功率分析仪 是一款符合IEC 谐波和电压波动/ 闪烁测试标准的功率分析仪。
谐波测试标准
IEC61000-3-2：每相额定电流小于等于16A 的设备的测试
IEC61000-3-12 ：每相额定电流大于16A 小于等于75A 的设备的测试
测试标准所要求的，并且PW8001符合的测量标准：IEC 61000-4-7: 2002+A1: 2008
谐波次数: 0 次～ 200 次
间谐波次数: 0.5 次～ 200.5 次
电压波动/ 闪变测试标准
IEC61000-3-3：每相额定电流小于等于16A 的设备
IEC61000-3-11：每相额定电流大于16A 小于75A 的设备
测试标准所要求的、并且PW8001 符合的测量标准：IEC 61000-4-15: 2010
精度：
Pst ±5% （Pst ＝ 0.2 ～ 5）, dc,dmax: ±4%(dmax=4% 时)
进行限值判定的评估系统
图1 显示了谐波、电压波动/ 闪变测试系统的框图。IEC 谐波及电压波动/ 闪变的测试标准使用带有交流电源RIN(Reference Impedance Network) 的测试系统。功率分析仪对测量对象的电源电压和电流进行测量，并输出基于测量标准的测量结果。电流 测量使用电流传感器。如此，无需为测量电流而布设电源配线，可减轻配线和仪器损耗的影响，在接近实际工作环境的配线状态 下进行测量。
图1：谐波、电压波动/ 闪变测试系统
四、电源噪声带来的问题
谐波和电压波动/ 闪烁测试是针对低频辐射的测试。但是，在一些使用变频器的环境中，在极少数情况下，变频器设备的开关噪声会产生意想不到的高电平，从而导致周围设备出现故障。为了预防电源噪声引起的问题，对谐波和电压波动采取措施，在设备开发的初期阶段就确认噪声是比较有效的。此外，在早期对噪声问题采取行动，对于避免致命的开发延误也很重要。
五、HIOKI 的测量解决方案
HIOKI 功率分析仪 PW8001 的升级固件2.0 版本除了IEC 谐波和电压波动/ 闪变测量之外，还包括功率谱分析 (PSA) 功能。
进行限值判定的标准测试的情况下，必须使用专用的测试系统，即使是在开发初期的评估中，也可以通过检查谐波和电压波动来 确定趋势，以便尽早采取措施。例如，如果在改变电源电路设计后发现谐波电流增加，那么可以预见 EMC 测试中会有超过限值的 可能，因此就可以在早期确定是否需要采取降噪措施。
IEC 谐波测量模式设置画面 ( 左)
电压波动/闪变测量模式设置画面（右）
功率谱分析 (PSA) 功能
功率频谱分析功能可对电压、电流和功率进行 FFT 分析，与谐波分析功能相比，该功能可分析更高频率（6 MHz）的噪声，从而直观地确认IEC 谐波或电压波动/ 闪变中看不到的噪声。
日置 PW8001功率分析仪 可保证到1 MHz 的功率测量精度，对评估由逆变器或开关电源产生的高频传导噪声十分有用。
HIOKI 的第三代功率分析引擎实现了六项“AUTO”测量
日置 PW8001功率分析仪 可同时并行处理正确的功率测量以及谐波和功率谱分析等所有操作。根据输入波形的大小和频率，测量量程和滤波器特 性会在内部自动更新至状态。如此，一次测量即可正确测量所有分析结果，从而实现多角度的验证。
六、结语
日置 PW8001功率分析仪 可以按照IEC 标准测量谐波和电压波动/ 闪变。对于“想摆脱电源噪声问题被掩盖，事后才采取对策的设计困境”或“想提前解决开关噪声问题”的开发人员，功率谱分析 (PSA) 功能提供了一种高频噪声的评估方法。
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