照明設(shè)備認證諧波電流檢測分析

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摘要：諧波電流是照明設(shè)備（產(chǎn)品）認證中一種常見的測試項目。圍繞GB17625.1-2012對照明設(shè)備的要求，通過對兩種照明產(chǎn)品的實測數(shù)據(jù)進行分析，說明了標準中限值的應(yīng)用方法，尤其是測試結(jié)果的評定方法，期望有助于GB17625.1-2012的理解和實施。

關(guān)鍵詞：諧波電流；照明設(shè)備；認證；限值；結(jié)果評定；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載[1]。諧波電流是一種常見的電磁騷擾，同時還會導(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)品認證中電磁兼容的測試項目，也是照明產(chǎn)品認證檢測的主要不合格項目之一。照明產(chǎn)品常見的CCC、CE等認證，都需要測試諧波電流。正確理解相關(guān)的標準，尤其是限值的應(yīng)用方法，對于諧波電流測試和產(chǎn)品認證有重要的現(xiàn)實意義。

1標準對照明設(shè)備的要求

現(xiàn)行諧波電流的檢測依據(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)備在本標準中不做限值的規(guī)定（即無需測試諧波電流），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)帶來嚴重的污染。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，對有功輸入功率≤25W的放電燈，標準給出了兩種評定結(jié)果的方式。這些評定方式對初期涉足照明設(shè)備認證和諧波電流檢測的技術(shù)人員來說，理解起來有一定難度。以下通過照明產(chǎn)品的檢測實例，解讀標準的相關(guān)要求以及評定檢測結(jié)果的方法。GB17625.1-2012等同采用IEC61000-3-2:2009[4]，為強制性國家標準。本標準對照明設(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）對功率≤75W的照明設(shè)備，也有諧波電流的要求。因為照明設(shè)備以通用照明燈具居多，功率普遍不高（多數(shù)≤75W），但社會擁有量大，影響不可忽略，不能豁免[5]。（3）限值（C類設(shè)備）：對于有功輸入功率＞25W的照明設(shè)備，諧波電流不應(yīng)超過標準中表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，標準對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（即百分數(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)。對于有功功率≤25W的放電燈，標準也做了限值要求（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。對于目前不斷普及的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)行的檢測標準，對諧波電流也不做要求。需要說明的是，最新版的歐盟諧波電流發(fā)射標準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)備均需要進行諧波電流測試[5]。

2照明設(shè)備諧波電流測試數(shù)據(jù)分析

某燈具（C類設(shè)備）的諧波電流測試結(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測數(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，說明應(yīng)滿足C類設(shè)備25W以上的限值要求。因為C類設(shè)備的限值用基波頻率下輸入電流百分數(shù)（%）表示，為此，圖2中的數(shù)據(jù)顯示了基波的實測數(shù)據(jù)，最大值為0.1464A。以5次諧波為例，標準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測值是否超過對應(yīng)的限值，圖1采用了比例表示法，即各次諧波電流實測值占該次諧波圖1某燈具的諧波電流測試數(shù)據(jù)圖圖2某燈具各次諧波（基波及2~21次諧波）電流的實測數(shù)據(jù)限值的百分比[5]。圖1中，100%對應(yīng)限值，可以直觀看出某次諧波是否達到或超過限值，例如5次諧波只達到限值的84.97%。

3檢測結(jié)果評定方法

燈具諧波電流檢測結(jié)果的評定方法，GB17625.1-2012條款6.2.3.4（限值的應(yīng)用）中有相關(guān)規(guī)定。對有功輸入功率＞25W的燈具來說，同時滿足以下兩個要求，即可評定合格。（1）在觀察時間內(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標情況。圖2中，某燈具實測數(shù)據(jù)第四列的數(shù)值（84.97%）沒有超過100%，第六列的數(shù)值（85.24%）也沒有超過150%，即代表同時滿足以上兩個條件，故該燈具諧波電流檢測合格。

4功率≤25W放電燈的評定方法

對于有功輸入功率≤25W的放電燈，GB17625.1-2012要求限值應(yīng)符合下列兩項要求之一：（1）諧波電流不超過D類限值（見GB17625.1-2012表3）第二列中與功率相關(guān)的限值。請注意：該列限值的單位為mA/W，實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次諧波電流不超過基波電流的86%，5次諧波不超過61%；同時以基波電源電壓過零點作為參考0時，輸入電流波形應(yīng)達到相應(yīng)的相位要求（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。據(jù)經(jīng)驗，上述兩個條件中，條件（1）往往比較難通過，原因在于燈具的功率較小，對應(yīng)的限值也比較小；條件（2）反而容易達到，舉例說明如下。圖3是一種功率＜25W的照明產(chǎn)品的諧波測量數(shù)據(jù)圖，橫軸60、65及90對應(yīng)的地方都畫有豎紅線，方便分析。很顯然，無論是正半周還是負半周，輸入電流波形在60之前已達到電流閾值（0.05Ip），65之前出現(xiàn)峰值，90之前尚未降低到電流閾值以下?？梢婋娏鞑ㄐ畏螱B17625.1-2012條款7.3的要求。圖4為≤25W照明產(chǎn)品的實測數(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的評定方法，可以看到該照明產(chǎn)品的實測數(shù)據(jù)第四列（98.776%、99.425%）沒有超過100%，第六列（99.184%、99.425%）更在150%以下，3次和5次諧波的實測數(shù)據(jù)都符合GB17625.1-2012要求。因此可以評定這個功率＜25W照明產(chǎn)品的諧波電流波形和數(shù)據(jù)合格。

5結(jié)語

對于目前不斷普及的LED燈具，若功率＜25W，現(xiàn)行GB17625.1-2012對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)果評定方式也比較特別，對初期涉足該領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，理解起來有一定難度。通過分析功率>25W的照明設(shè)備以及功率≤25W的放電燈的實測數(shù)據(jù)，詳細說明了標準中限值的應(yīng)用方法，尤其是測試結(jié)果的評定方法。期望本文能拋磚引玉，同時能幫助技術(shù)人員工作中更好的貫徹落實GB17625.1-2012。

參考文獻

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[3]中國電力科學(xué)研究院,上海電動工具研究所,中國電子科技集團公司第三研究所,等.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)[S].北京:中國標準出版社,2012.

[5]林為.諧波電流檢測及實例結(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