照明设备的谐波电流测试

注：1、 Ip(abs)取Ip+和Ip-中绝对值较大者。 2、电流阀值= Ip(abs)*0.05。
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谐波电流的测试方法与测试设备
测试条件（引自 IEC61000-3-2 & C.5 / page -28 ）：
谐波注入电网后会使无功功率加大，功率因数降低，甚至有可能引发并 联或串联谐振，损坏电气设备以及干扰通信线路的正常工作。
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IEC 61000-3-2 对于照明设备的要求
照明设备（C 类）的限值
有功输入功率大于25w
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谐波电流的测试方法与测试设备（续）
• 测试方法： 根据 IEC 61000-4-7 :2002的要求，应该将间谐波（频率介于两个连续谐 波频率之间的信号）inter-harmonics分量加到谐波测试的结果中去.在 CTS3.0测试软件中应该把inter.Harm 勾选上。
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• 谐波电流产生的原因？ 由于正弦波电压流过非线性负载，产生非正弦波电 流，非正弦波电流在 电网阻抗上产生压降，使得电网电压波形也形成非正弦波形，从而污染 电网。
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谐波产生的原因及危害（续）
• 照明设备的线路中都会使用下图所示的普通桥式整流电路，电容在充放 电过程中使得电源电流波形产生畸变。
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谐波电流的测试方法与测试设备（续）
测试设备：
LTC 实验室使用的是一套“California Instruments (加州仪器)”的单相谐波测试 系统。
测量设备
来自百度文库
供电电源
图-3 谐波测试设备示意图
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注：A 项和B项的判据详见page-6 14
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谐波电流测试的案例分析（续）
分析的结果：
有些样品的谐波电流不是特别好，处在过与不过之间，所以外界状况稍 微的改变就会产生影响，比如灯的稳定程度，可能会造成功率的一直在 变化，而如果不大于25w 的照明设备按照D 类设备来判断的话（谐波电流 除于实测功率小于标准要求的值），最终的判定结果跟灯的功率有很大 关系。 对于A、B 两项的判定依据，只需要符合其中一项，即认为符合IEC 61000-3-2 的谐波测试要求。
的绝对值*0.05），在这一条上Fail。
第二次测试 根据B项判据：3次、5次谐波满足限值要求，而根据“在90°之前不能降低到电流阀值以 （Pass） 下” I_stop_lowes(90°时的电流)= 55.12 mA 大于于阀值电流16.11mA（电流阀值=
I_pk_Max的绝对值*0.05），所以根据B项判据测试结果为Pass。
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建议
CFL灯在送样前一定要在额定电压下老化至少100h， 特别是设计冗余比较 小的产品 后续措施： 1）整理测试数据<25W， 统计其功率因数数据 2）谐波测试仪器的不确定度的分析 3）其他谐波测试设备对带宽，及所统计波形数量的统计
判断依据： 不大于25w -B 项
<= 25W Test Fail Test Pass
用A项判据，分别来判定第一次和第二次测试，测试 都是Fail 的。
用B项判据，分别来判定第一次和第二次测试，第一 次是Fail ，第二次是Pass。
Class D 测试不合格并且不同时满足3次5次谐波限值和波形要求 Class D 测试合格并且同时满足3次5次谐波限值和波形要求 Class D 测试不合格但是同时满足3次5次谐波限值和波形要求 Class D 测试合格但是不同时满足3次5次谐波限值和波形要求
理解误区：一般认为只要照明设备就选择C类设备限值，但只能说C类设备限值适用于照明设备，例如有功功率 不大于25 W的可以用D类设备的限值。
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IEC 61000-3-2 对于照明设备的要求（续）
图-2 相位角和电流参数示意图
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谐波产生的原因及危害
• 什么是谐波？
简单地说把50Hz的正弦波电压或者电流叫做基波，而任何与基波频率不 同的成分都可以称之为谐波。一般谐波为基波频率的整数倍。
例如基频为50Hz的交流电，其二次谐波为100Hz，三次谐波为150Hz，四 次谐波为200Hz，以此类推，IEC 61000-3-2 考虑到40次谐波。
照明设备的谐波电流测试
Flex Tian Jack Zhang
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主要内容
谐波电流产生的原因及危害
IEC 61000-3-2 对于照明设备的要求
谐波电流的测试方法与测试设备 谐波电流测试的案例分析
有功输入功率大于25w 的 应该满足C类设备的限值
有功输入功率不大于25w
要求符合A、B两项其中一项 A项 .满足D类设备的限值
Or
B项.满足3、5次谐 波和相位角的要求
1、3次、5次谐波分别不超过86% 和61%。 2、 假设基波电源电压过零点为0 ° ，输入电流波形应在60°或之 前达到电流阀值，在65 °或之前 出现峰值，在90 °之前不能降低 到电流阀值以下（见图-2）。
案例2：同样的一支样品，第一次测试Fail 而第二次为pass？ 对于有功功率不大于25w的照明设备来说，测试Pass or Fail 只需要满足A 项或者B项要求之一即可，而第二次测试跟据B项判据 是符合要求的，所 以谐波测试判定为Pass。
No. 第一次 测试 第二次 测试 备注
判断依据： 不大于25w -A 项
注：A 项和B项的判据详见page-6 13
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谐波电流测试的案例分析（续）
• B项判据判定失败的原因：
判断依据： 不大于25w -B 项
判定的原因
第一次测试 根据B项判据：3次、5次谐波满足限值要求，而根据“在90°之前不能降低到电流阀值以 （Fail） 下” I_stop_lowes(90°时的电流)= -2.28 mA 小于阀值电流18.01mA（电流阀值= I_pk_Max
判断依据： 不大于25w -B 项
根据B项判据对相角的要求中“在65°或之前出现峰值”，在这一条上Fail，而从 测试结果来看出现峰值的角度在83°。
注：A 项和B项的判据详见page-6 12
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谐波电流测试的案例分析（续）
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谐波电流测试的案例分析
• 针对谐波测试的分析：
案例1：5支相同瓦数的测试样品，在进行谐波测试过程中发现有4支样品 通过，1支测试失败，同一批灯而且相同瓦数为什么会出现这种情况呢？ 通过对失败的2# 灯进行分析，发现在9次谐波的时候超过了限值,处在临 界点上，对02# 灯分别用A项和B项判据进行判断，测试的结果都是Fail ， 所以认为这支样品谐波测试是失败的。
No. 9次谐波 % of Limit 判断依据： 不大于25w -A 项 判断依据： 不大于25w -B 项 / / /
注：A 项和B项的判据详见page-6
01#（Pass） 96.4
02#（Fail） 101.107
03#（Pass） 97
04#（Pass） 92.4
05#（Pass） 89.5
/
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谐波电流测试的案例分析（续）
02# 样品判定失败的原因：
02#（Fail） 判断依据： 不大于25w -A 项
判定失败的原因
按照A项判据用“9次的谐波电流除以实测功率应该小于标准要求的0.5”，在这 一条上Fail。
应在无对流风、环境温度为20 ℃-27℃的条件下进行测试,在试验期间温 度变化应不大于1 K。
CFL灯应在额定电压下至少老化100h，在进行测试之前应该至少使灯稳定 15min 或更长。
在老化、稳定或者测量期间，灯应该按照正常使用状态安装，对于自镇 流灯应处于灯头朝上的位置工作。
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图-1 普通桥式整流电路和电容两端电压U、电流I 的波形图
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谐波产生的原因及危害（续）
导致电气没备（电机、变压器和电容器等）附加损耗和发热甚至引发火 灾，尤其是3次、5次谐波电流。 降低继电保护控制以及检测装置的工作精度和可靠性等。