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交流電源端口諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度試驗(yàn)檢測

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發(fā)布時(shí)間：2025-07-24 20:54:22 更新時(shí)間：2025-07-23 20:54:22

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測中心

交流電源端口諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度試驗(yàn)檢測

在現(xiàn)代電氣電子設(shè)備日益普及的背景下，確保設(shè)備在復(fù)雜電網(wǎng)環(huán)境下的穩(wěn)定可靠運(yùn)行至關(guān)重要。電網(wǎng)中的諧波、諧間波以及電壓波動、頻率偏移等低頻擾動現(xiàn)象普遍存在，這些干擾可能通過設(shè)備的交流電源端口傳導(dǎo)至內(nèi)部，導(dǎo)致設(shè)備性能下降、功能異常甚至永久性損壞。因此，對交流電源端口進(jìn)行諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度試驗(yàn)檢測，成為評估設(shè)備電磁兼容性（EMC）和電網(wǎng)適應(yīng)性的核心環(huán)節(jié)。這項(xiàng)檢測旨在模擬實(shí)際電網(wǎng)中可能出現(xiàn)的各種低頻干擾信號，驗(yàn)證設(shè)備在其影響下維持規(guī)定性能等級的能力，是產(chǎn)品設(shè)計(jì)驗(yàn)證、質(zhì)量控制和符合性認(rèn)證（如CE、FCC）過程中的重要依據(jù)。

檢測項(xiàng)目

該試驗(yàn)主要包含以下幾類核心檢測項(xiàng)目：

1. 諧波抗擾度試驗(yàn)： 模擬設(shè)備接入存在特定頻率和幅值的諧波電壓（如2次至40次諧波）的電網(wǎng)環(huán)境，考核設(shè)備在諧波畸變影響下的工作穩(wěn)定性。

2. 諧間波抗擾度試驗(yàn)： 模擬電網(wǎng)中存在非整數(shù)倍基波頻率的間諧波電壓信號（例如，在50Hz基波上疊加55Hz或173Hz的信號），驗(yàn)證設(shè)備對此類特殊干擾的耐受能力。

3. 電壓波動抗擾度試驗(yàn)： 模擬電網(wǎng)電壓發(fā)生的周期性或非周期性變化（如電壓暫降、短時(shí)中斷、電壓漸變/緩變），檢測設(shè)備在供電電壓不穩(wěn)情況下的性能表現(xiàn)。

4. 頻率變化抗擾度試驗(yàn)： 模擬電網(wǎng)基波頻率在一定范圍內(nèi)偏離額定值（如±2Hz或±5%），檢驗(yàn)設(shè)備對電網(wǎng)頻率波動的適應(yīng)能力。

5. 信號電壓疊加試驗(yàn)： 模擬在交流電源上疊加的低頻信號電壓（如工頻控制信號），評估設(shè)備對此類信號干擾的抵抗能力。

檢測儀器

進(jìn)行上述試驗(yàn)需要專業(yè)的測試設(shè)備，核心儀器包括：

1. 抗擾度測試系統(tǒng)/電源擾動模擬器： 這是核心設(shè)備，能夠精確產(chǎn)生符合標(biāo)準(zhǔn)要求的諧波、諧間波、電壓波動、頻率變化等干擾信號波形，并將其疊加或調(diào)制到純凈的交流電源輸出上。系統(tǒng)通常具備高精度、寬動態(tài)范圍、低輸出阻抗和良好的波形保真度。

2. 程控交流電源： 提供純凈、穩(wěn)定的可編程交流電源（電壓、頻率可調(diào)），作為測試的基準(zhǔn)電源。

3. 功率放大器： 當(dāng)測試大功率設(shè)備時(shí)，需要功率放大器將測試系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾信號放大到足夠的功率電平。

4. 耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)： 用于將被測設(shè)備（EUT）的電源端口與測試信號源和輔助設(shè)備（AE）連接起來，并在特定頻率范圍內(nèi)提供規(guī)定的阻抗，確保干擾信號有效施加到EUT電源端口，同時(shí)防止干擾注入公共電網(wǎng)或影響AE。

5. 測量與監(jiān)控設(shè)備： 包括高精度的示波器（分析波形）、功率分析儀（測量電壓、電流、功率、諧波含量等）、數(shù)據(jù)記錄儀（記錄測試過程中的關(guān)鍵參數(shù)）以及必要的監(jiān)控設(shè)備（用于觀察EUT在測試中的功能狀態(tài)和性能變化）。

6. 控制與分析軟件： 用于控制測試系統(tǒng)自動執(zhí)行測試序列、設(shè)置測試參數(shù)、生成所需的干擾波形、采集數(shù)據(jù)并進(jìn)行分析判斷。

檢測方法

試驗(yàn)通常在受控的電磁兼容實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行，基本流程如下：

1. 設(shè)備配置與連接： 按照標(biāo)準(zhǔn)要求搭建測試平臺，正確連接被測設(shè)備（EUT）、輔助設(shè)備（AE，如有）、抗擾度測試系統(tǒng)/電源擾動模擬器、耦合/去耦網(wǎng)絡(luò)以及監(jiān)測設(shè)備。確保EUT處于規(guī)定的運(yùn)行模式和配置下（如典型負(fù)載）。

2. 測試等級選擇： 根據(jù)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、應(yīng)用環(huán)境或相關(guān)EMC標(biāo)準(zhǔn)（如IEC 61000-4系列）的規(guī)定，確定適用的嚴(yán)酷度等級（Test Level），即干擾信號的幅值、持續(xù)時(shí)間、變化速率等參數(shù)。

3. 干擾信號施加： * 諧波/諧間波： 將規(guī)定幅度和相位的單一或多重諧波/諧間波電壓疊加到純凈的電源電壓上，施加到EUT電源端口。 * 電壓波動： 模擬電壓暫降、短時(shí)中斷或緩變，按規(guī)定的電壓跌落深度、持續(xù)時(shí)間及變化速率施加干擾。 * 頻率變化： 按規(guī)定的偏移范圍和變化速率改變電源頻率。 * 信號電壓疊加： 將特定頻率和幅度的低頻信號電壓疊加到電源上。

4. 性能監(jiān)測： 在整個(gè)測試過程中或測試后，持續(xù)或定期監(jiān)測EUT的關(guān)鍵功能和性能參數(shù)，判斷其是否符合產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中定義的性能判據(jù)（Performance Criteria）。判據(jù)通常分為A（無影響）、B（暫時(shí)性功能喪失或性能降級，可自恢復(fù)）、C（暫時(shí)性功能喪失或性能降級，需操作者干預(yù)或系統(tǒng)復(fù)位）和D（功能喪失或性能不可恢復(fù)降級）。

5. 結(jié)果判定： 根據(jù)監(jiān)測到的EUT表現(xiàn)，對照性能判據(jù)，判定其在各項(xiàng)抗擾度試驗(yàn)中是否合格。

檢測標(biāo)準(zhǔn)

交流電源端口諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度試驗(yàn)主要依據(jù)國際和國內(nèi)電磁兼容（EMC）基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，其中最為核心的是IEC 61000-4系列標(biāo)準(zhǔn)及其等同的國家標(biāo)準(zhǔn)：

1. IEC 61000-4-13 / GB/T 17626.13： 《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 交流電源端口諧波、諧間波及電網(wǎng)信號的低頻抗擾度試驗(yàn)》這是針對諧波和諧間波抗擾度試驗(yàn)的專門標(biāo)準(zhǔn)，詳細(xì)規(guī)定了試驗(yàn)發(fā)生器特性、試驗(yàn)配置、試驗(yàn)程序和試驗(yàn)等級。

2. IEC 61000-4-14 / GB/T 17626.14： 《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 電壓波動抗擾度試驗(yàn)》該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了電壓波動（緩變/慢變化）的抗擾度試驗(yàn)方法。

3. IEC 61000-4-11 / GB/T 17626.11： 《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 電壓暫降、短時(shí)中斷和電壓變化的抗擾度試驗(yàn)》該標(biāo)準(zhǔn)涵蓋了電壓暫降（Dips）、短時(shí)中斷（Interruptions）以及特定情況的電壓變化（Variations）的試驗(yàn)方法。

4. IEC 61000-4-28 / GB/T 17626.28： 《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 工頻頻率變化抗擾度試驗(yàn)》該標(biāo)準(zhǔn)專門針對電源頻率變化的抗擾度試驗(yàn)。

5. IEC 61000-4-17 / GB/T 17626.17： 《電磁兼容試驗(yàn)和測量技術(shù) 直流電源輸入端口紋波抗擾度試驗(yàn)》雖然針對直流端口，但其原理和部分方法（如信號疊加）有時(shí)也會被參考。

6. 產(chǎn)品類標(biāo)準(zhǔn)： 具體產(chǎn)品（如信息技術(shù)設(shè)備、工業(yè)設(shè)備、家用電器、醫(yī)療設(shè)備等）的EMC標(biāo)準(zhǔn)（如IEC/EN 55024, IEC 60601-1-2等）會引用上述基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定產(chǎn)品需要滿足的具體測試項(xiàng)目和性能判據(jù)要求。

進(jìn)行檢測時(shí)，必須嚴(yán)格遵循適用標(biāo)準(zhǔn)的最新有效版本，確保測試結(jié)果的準(zhǔn)確性、有效性和可比性，為產(chǎn)品的電磁兼容性和市場準(zhǔn)入提供可靠依據(jù)。