前言

高諧波和電壓波動/閃變測試是IEC標準中有關電力品質的低頻電磁干擾測試的一部分，該測試是對電氣產品的要求。近年來不單單是功率調節器，一般家庭使用的變頻器相關產品的高頻雜訊也被視為電力品質的問題之一。
本應用案例主要介紹適合IEC規格的諧波或電壓變動/閃變之低頻電磁干擾測量與高頻雜訊測量的功率計PW8001。並介紹其對於雜訊的活用方法。

IEC諧波、電壓變動/閃變測試

諧波測試是測量機器的消耗電流波形中應變成分。諧波電流是機器的錯誤動作或故障、功率系統的無效功率增加的原因，對於諧波電流的極限值則依照測試規格而定。

電壓變動/閃變測試是針對電源電壓變動和照明的閃爍（閃變）的測試。
電器產品的消耗電流的變化與電源電壓的變動，會讓照明發生閃爍的情況。
閃爍會讓人體感到不快或是對健康有害。因此關於電壓變動/閃變被規定要在一定限度的規格內。

諧波與電壓變動/閃變測試的IEC規格

各個測試對象都有不同的測試條件與極限值的判斷標準，測試時需要參考最新的測試規格。
另外，測試時使用的測量儀器也需要符合測試規格。例如，功率計(功率計)PW8001就是符合IEC諧波以及電壓變動/閃變測試規格的功率計。

 

諧波測試規格

IEC61000-3-2：一相之中的額定電流：16A以下的機器的測試
IEC61000-3-12 ：一相之中的額定電流：16A～75A以下的機器的測試

PW8001符合的測量規格：IEC 61000-4-7: 2002
諧波次數: 0次～200次
間諧波次數: 0.5次～200.5次
 

電壓變動/閃變測試規格

IEC61000-3-3：一相之中的額定電：16A以下的機器
IEC61000-3-11 ：一相之中的額定電流：16A～75A以下的機器

PW8001符合的測量規格：IEC 61000-4-15: 2010
精度: Pst ±5% （Pst ＝0.2～5）， dc，dmax: ±4%(dmax=4%的場合)
 

進行極限值判斷的評估系統

圖1為，諧波、電壓變動/閃變測試系統的流程圖。IEC諧波或是壓變動/閃變的測試規格需要使用有交流電源與RIN(Reference Impedance Network)的測試系統。
功率計會測量被測物的電源電壓與電流，並參照測量規格將測量結果輸出。電流測量時會使用到電流感測器。電流測量時不需要移動電源配線，能減少配線時間和器材的損耗，且能在實際運作環境相似的配線狀態下進行測量。

 

 

圖1：諧波、電壓變動/閃變測試系統

針對電源雜訊的課題

諧波以及電壓變動/閃變測試是針對低頻電磁干擾的測試。然而，根據使用變頻器的環境，偶爾會發生變頻器設備的開關雜訊超出預期的高水平，進而導致周圍設備故障的市場問題已被確認(*1)。為了預防電源雜訊導致的問題，並採取諧波和電壓變動的對策，在設備開發的早期階段確認雜訊是有效的。及早處理雜訊問題對於避免致命的開發延遲也至關重要。
HIOKI的測量解決方案
在HIOKI功率計(PW8001)的更新版本Ver2.0中，除了IEC諧波和電壓變動/閃變測量之外，還增加了功率頻譜分析(PSA)功能。在需要伴隨極限值判斷的標準測試中，需要使用專用測試系統，但是在開發初期的評估中，通過確認諧波和電壓變動，可以了解趨勢並採取早期對策。例如，如果發現修改電源迴路設計後諧波電流增加，則可能超出EMC測試的限值，因此可以早期判斷需要採取雜訊減少對策。

IEC諧波測量模式設定畫面 (左)與電壓變動/閃變測量模式設定畫面（右）

功率頻譜解析(PSA)功能

功率頻譜解析(PSA)功能能夠進行電壓、電流和功率的FFT解析，因此可以分析比諧波解析功能更高頻率的雜訊（最高可達6MHz），這使得可以在IEC諧波和電壓變動/閃變中無法觀察到的雜訊，以視覺方式確認。PW8001可以保證在1 MHz範圍內的功率測量精度，因此對於評估由變頻器或開關電源引起的高頻傳導雜訊非常有效。

HIOKI的第三世代功率解析引擎所實現的、6個”AUTO”測量

PW8001能夠正確且同時處理功率測量、諧波、功率頻譜解析等數據的演算。
此外，根據輸入的波形大小或頻率，自動調整測量量程和濾波器的特性。如此一來，一次的測量鐘就可以將所有結果正確測量，進行多方面的驗證。

 

 

 

PW8001功率解析引擎的同時演算處理構築

產品組合案例

功率計PW8001，依據測量用途可選擇兩種輸入模組，與額定2A～2000A大幅度的電流感測器都可以對應。可選擇自身測量所需的測量精度與測量頻率帶寬，並可同時使用兩種輸入模組，最多達到8通道。

電流感測器的組合精度

HIOKI是業界唯一，同時開發高性能電流感測器與功率計的製造商，並以自家產品的高精度為傲。
根據表1所示，HIOKI的電流感測器不僅在50Hz/60Hz範圍內，而且在高頻率範圍內也具有精確度，因此非常適用於諧波分析和雜訊分析。

 

各測量模式的概要規格
表2顯示了PW8001的IEC諧波模式的測量規格概要。測量結果可以分成奇次和偶次顯示，因此能夠進行直觀且易於理解的結果確認。
表3和表4分別顯示了閃變測量規格以及FFT和功率頻譜解析功能的概要規格。

結語

PW8001可以符合IEC標準進行諧波以及電壓變動/閃變的測量。對於開發人員，他們可能想要擺脫「在看不見電源雜訊問題的情況下，只能將開發被動後移」的設計狀況，或者想要主動應對「開關雜訊問題」等情況。功率頻譜解析(PSA)功能提供了評估高頻雜訊的手段。如果您想更詳細了解產品，可以查看台灣日置官網產品頁面。
此外，如需產品DEMO或應用案例諮詢，請與HIOKI的業務人員聯繫，或至官網留言。


-2024年2月製作