照明設備認證諧波電流檢測分析

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

關鍵詞：諧波電流；照明設備；認證；限值；結果評定；GB17625.1-2012

引言

諧波電流是正弦電流發生畸變后的產物，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，同時還會導致功率因數下降[2]，供電系統效率降低。諧波電流屬于產品認證中電磁兼容的測試項目，也是照明產品認證檢測的主要不合格項目之一。照明產品常見的CCC、CE等認證，都需要測試諧波電流。正確理解相關的標準，尤其是限值的應用方法，對于諧波電流測試和產品認證有重要的現實意義。

1標準對照明設備的要求

現行諧波電流的檢測依據GB17625.1-2012《電磁兼容限值諧波電流發射限值（設備每相輸入電流≤16A）》[3]，被測設備（EUT）分為A、B、C、D四類，其中C類為照明設備。GB17625.1-2012第7章提到，額定功率75W及以下的設備在本標準中不做限值的規定（即無需測試諧波電流），但照明設備除外，原因是小于75W的照明設備數量眾多，如不加以限制，必然給電網帶來嚴重的污染。在限值上，C類照明設備跟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果的方式。這些評定方式對初期涉足照明設備認證和諧波電流檢測的技術人員來說，理解起來有一定難度。以下通過照明產品的檢測實例，解讀標準的相關要求以及評定檢測結果的方法。GB17625.1-2012等同采用IEC61000-3-2:2009[4]，為強制性國家標準。本標準對照明設備的主要要求列舉如下：（1）照明設備為C類設備，但不包括歸為A類設備的白熾燈調光器。（2）對功率≤75W的照明設備，也有諧波電流的要求。因為照明設備以通用照明燈具居多，功率普遍不高（多數≤75W），但社會擁有量大，影響不可忽略，不能豁免[5]。（3）限值（C類設備）：對于有功輸入功率＞25W的照明設備，諧波電流不應超過標準中表2給出的限值（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。這里需要注意，與A類設備不同，標準對C類設備（照明設備）給出的限值，是各次諧波占基波電流的百分比（即百分數限值）。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≤10%。其中，3次諧波的限值為（30×λ）%，為電路功率因數，代表限值還跟功率因數有關。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照明設備，由于其不屬于放電燈，就算功率≤25W，根據現行的檢測標準，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的照明設備”（IEC61000-3-2:2018條款7.4.3），意味著功率≥5W的照明設備均需要進行諧波電流測試[5]。

2照明設備諧波電流測試數據分析

某燈具（C類設備）的諧波電流測試結果如圖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據（僅列出基波以及2~21次諧波）。圖1顯示該燈具的功率＞25W，說明應滿足C類設備25W以上的限值要求。因為C類設備的限值用基波頻率下輸入電流百分數（%）表示，為此，圖2中的數據顯示了基波的實測數據，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據圖圖2某燈具各次諧波（基波及2~21次諧波）電流的實測數據限值的百分比[5]。圖1中，100%對應限值，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檢測結果評定方法

燈具諧波電流檢測結果的評定方法，GB17625.1-2012條款6.2.3.4（限值的應用）中有相關規定。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）在觀察時間內得到的單次諧波電流的平均值≤相應的限值（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，某燈具實測數據第四列的數值（84.97%）沒有超過100%，第六列的數值（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據乘以燈具的有功功率。還要注意，這里采用了D類設備的限值，但燈具仍屬于C類設備。（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，輸入電流波形應達到相應的相位要求（詳見GB17625.1-2012條款7.3）。據經驗，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的照明產品的諧波測量數據圖，橫軸60、65及90對應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之前出現峰值，90之前尚未降低到電流閾值以下。可見電流波形符合GB17625.1-2012條款7.3的要求。圖4為≤25W照明產品的實測數據，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節有功輸入功率＞25W的評定方法，可以看到該照明產品的實測數據第四列（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次諧波的實測數據都符合GB17625.1-2012要求。因此可以評定這個功率＜25W照明產品的諧波電流波形和數據合格。

5結語

對于目前不斷普及的LED燈具，若功率＜25W，現行GB17625.1-2012對諧波電流還是豁免的，但新版的EN61000-3-2:2019則做了相應要求。現行的GB17625.1-2012對照明設備（C類設備）的限值表示方式不同于其它類別設備，結果評定方式也比較特別，對初期涉足該領域的技術人員來說，理解起來有一定難度。通過分析功率>25W的照明設備以及功率≤25W的放電燈的實測數據，詳細說明了標準中限值的應用方法，尤其是測試結果的評定方法。期望本文能拋磚引玉，同時能幫助技術人員工作中更好的貫徹落實GB17625.1-2012。

參考文獻

[1]毛洪濤.諧波電流的產生和應對措施[J].電子質量,2000(11):26-31.

[2]張光明,張童,郭炯宏.常見小型UPS電源電路分析與維修寶典[M].北京:電子工業出版社,2013:344-345.

[3]中國電力科學研究院,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射限值(設備每相輸入電流≤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果分析[J].通信電源技術,2020(2):9-11.

作者：林為 單位：佛山職業技術學院