基于技术要求分析IEC谐波电流发射限值标准修订趋势

扈罗全, 刘小林, 万保权

(1.苏州出入境检验检疫局, 江苏苏州　215104； 2.苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州　215021；3.中国电力科学研究院, 北京　100192)



工程与应用

基于技术要求分析IEC谐波电流发射限值标准修订趋势

扈罗全1,2, 刘小林2, 万保权3

(1.苏州出入境检验检疫局, 江苏苏州215104； 2.苏州大学城市轨道交通学院，江苏苏州215021；3.中国电力科学研究院, 北京100192)

针对IEC 61000-3-2:2014版本出版以后的技术发展变化，分析了IEC谐波电流发射限值标准修订中涉及的待测物工况设置要求的新变化。对电视接收机(电视机)的试验条件，自镇流灯谐波电流发射值测试评定程序，带有内置式调光器LED灯具测试要求，涉及LED灯具标准条款的修订趋势，以及谐波电流发射测试技术标准化发展趋势进行了详细分析。对今后在该标准的修订提出了技术层面的意见。

电磁兼容；谐波；修订；试验配置

0　引　言

随着大数据、互联网+等新技术应用大量出现，电子通信技术的发展日趋迅猛，对各类电子设备电磁兼容性能的要求不断提升。研究诸如谐波发射等现象的内在规律，开展相关标准化修制订工作，显得越发重要。谐波电流发射测试适用于接入单相电源电压220 V ～240V，或者三相电源电压380 V～400 V电网的家用电子电气类产品。目前国际上欧盟、非洲、以及亚洲一些国家，普遍使用IEC 61000-3-2或者与其等效的新版标准[1-3]。以我国为例，GB 17625.1-2012是目前使用频次最高的电磁兼容(EMC)检测标准[4]，该标准等同采用IEC 61000-3-2:2009。

IEC谐波电流发射限值标准作为欧盟电磁兼容指令的一个重要标准，目前执行的有效标准版本为2009年版本。新版IEC 61000-3-2: 2014标准于2014年上半年出版。根据IEC TC77A的工作计划，预计将于2016年出版该版标准的修订单(Amendment)。

我国研究人员针对IEC 61000-3-2:2014新版标准的若干条款，提出了一些修订意见和技术建议。本文对IEC 61000-3-2谐波电流发射限值标准修订趋势及技术要求进行了深入的分析，并对未来该标准的变化进行了技术层面的展望，为今后该标准的修订工作提供参考。

1　IEC谐波电流发射测试标准版本演化

目前IEC的谐波发射值测试标准的版本有[1-3]：

IEC 61000-3-2:2000;

IEC 61000-3-2:2000+A1:2001;

IEC 61000-3-2:2000+A1:2001+A2:2004;

IEC 61000-3-2:2005；

IEC 61000-3-2:2005+A1:2008+A2:2009；

IEC 61000-3-2:2014。

IEC 61000-3-2当前最新版本是2014年5月出版的版本。2015年9月，IEC TC77A在Italy年会上发布了工作报告“Report on the activities of SC 77A/WG 1 between the 2013 and 2015 plenary meetings”，发布了一些与IEC 61000-3-2技术修订工作有关的技术文稿[5]。

2　谐波标准修订中待测物工况设置要求新变化

2.1电视接收机(电视机)的试验条件

在IEC 61000-3-2：2014 版本标准中[3]，对电视接收机(电视机)试验条件进行了新的说明，这些说明在许多地方与旧版标准[1,2]并没有大的区别。新的试验条件要求如下：对电视接收机以75 Ω进行阻抗匹配，馈入的射频电视输入信号电平为65 dB(μV)，并进行相应调试。把待测试的电视机分成两类：彩色电视机和黑白电视机。电视接收机应按IEC 60107-1(我国国标为GB/T 17309.1)进行调试，白条相当于80 cd/m2，黑条小于2 cd/m2，品红条相当于30 cd/m2。音量控制按频率为1000 Hz时，在扬声器输出端测得的额定功率的1/8进行调整。在立体声音箱设备中两路设备都应有输出[3]。

当前市场上主流的电视机产品为液晶电视机，它和传统的CRT电视有显著的不同之处。因此，其试验条件需要提供更为详细的测量工况信息，而不仅仅规定诸如亮度值等宏观参量。

目前针对电视机提出的与测量条件相关的工况信息有：输入信号模式，图像电平调整参数，声音电平调整参数，视频幅型比，节能功能模块设置，其他控制功能等。由于平板电视的发光原理与传统CRT电视有很大的区别，因此通过对样机进行背光和液晶层的调整，来确认现行标准的图像要求，这并不适用于平板类电视机产品。比对测试结果表明，在不同的背光亮度下调节平板电视的亮度、对比度和其他液晶层参数，能够使其达到白条亮度80 cd/m2的要求。但是，在不同背光条件下整机功耗差距很大，背光越亮，则其功耗越高。因此未来针对输入电流≤16A设备的谐波电流发射限值标准的修订，需要考虑这些新技术发展对测试条款的影响，以提高标准技术条款的适用性和合理性。目前IEC TC77A已经开始考虑此问题[5]。

2.2自镇流灯谐波电流发射值测试评定程序

在IEC TC77A发布的技术文件中[6]，对目前大量使用的自镇流荧光灯(也即普通型节能灯)的谐波电流发射值测试评定程序，发布了技术要求的初稿。该类照明设备的有功输入功率(注意，此处不是指额定功率，而是指实际使用该设备时，正常运行工况条件下设备的运行功率)小于或等于5 W时，无需进行谐波电流发射测试。但是有一个例外，即当其发光水平达到100 lm/W，该类产品仍然需要进行测试。

据统计，目前国际上80%的照明产品产自中国。因此该类产品的试验要求将对我国灯具产品行业产生重大的影响。根据自镇流灯具的技术特点，已经有专家根据试验数据指出，当前的自镇流荧光灯的流明亮度提升空间有限，很难达到100 lm/W。但是自镇流型的LED灯的流明亮度，目前在技术研发上处于一个上升阶段，流明亮度(即光效，单位为lm/W)有很大的上升空间，预计未来该类产品能够大于100 lm/W。考虑到当前节能认证属于自愿性认证，因此该技术条款要求相应的自镇流灯具产品先要进行自愿性节能认证。未来这一技术条款还存在修改的可能性，我国专家应积极参与标准相关条款的修订工作。

2.3带有内置式调光器LED灯具测试要求

谐波电流发射值测试标准中附录C.5.3条款指出[3]，若灯具装有内置式调光器，则应按制造商规定的灯的最大负荷测量谐波电流。同时为对样品的谐波电流发射性能获得全面的结论，在最小功率和最大功率之间分为五个相等的级段，以改变调光装置的设定值。但是标准中对具有调光功能LED灯具，需要如何进行测试，并没有明确说明。根据对标准[3]中6.2.1条款的理解和分析，当被测样品被分成5档功率进行测试时，如果某个档位的实际功率限制小于25W时，此档位无需进行谐波电流发射值的测试。

当被测样品被分成五个相等间隔的功率档位分别进行测试时，根据IEC 61000-3-2：2014中7.3 a条款的要求，测试结果需要与最大负荷条件下的限值进行比较。因此在任何调光位置，谐波电流不应超过最大负荷条件下的允许值。

对实际测试情况进行分析，每档限值需要与该档位的实际功率限值进行比较更为合理。这是因为，首先根据标准中表2“C 类设备的限值”[3]，该限值独立于设备的运行功率，只有D类设备的限值与其运行功率有关(参考标准[3]中的表3)。标准[3]中6.2.1条款要求：发射试验应在用户操作控制下或自动程序设定在正常工作状态下，预计产生最大的总谐波电流(THC)的模式进行。同时在该标准[3]表3中，与功率有关的限值跟与功率无关的限值相比，在很多情况下前者的数值要小，因而更加严格。因此在选择限值时，使用与运行工况下的实际功率档位相应的限值进行比较，涵盖了与最大负荷条件下的限值进行比较这一要求。目前IEC TC77A还未开展对这一条款的修订工作。

2.4涉及LED标准条款的修订趋势

因LED照明技术的突出优点，未来社会将大量使用LED灯具。对于此类产品的谐波电流发射测试程序，以及确定其相关限值，均需要进行全面分析和评估。LED灯具在工作时会产生一定程度的谐波电流。当大量LED产品同时使用时，对供电网络馈入的低次谐波有可能非常严重。

大量的民用LED灯具产品有功功率在10 W以下。在制定针对小功率LED产品的谐波电流限值时，需要对有功功率、视在功率、功率因子、工作环境温度、输入电压等因素进行综合评估，以利于LED灯具产品的推广和发展。根据当前IEC/SC77A/WG-1对于IEC 61000-3-2的最新修订意见[5]，考虑到当前消费市场大量出现小于5 W功率的灯具产品，提出有功输入功率在5 W以下的灯具产品豁免谐波电流发射值测试是必要的。但是对于LED灯具而言，由于其功率因子很低，需要根据实际情况对LED灯具产品谐波电流发射值测试豁免的功率进行调整，以使得大量使用的小功率灯具产品对供电网络的影响在可控范围内。因此还需要在标准中设置一些附加技术细则。

3　谐波电流发射值测试技术标准化最新动态

2015年IEC TC77A针对IEC61000-3-2标准发布的技术报告，关注的主要问题是，进一步提高测试过程的可重复性要求。在标准附录部分[3]，新修订的技术条款除了有新的诸如含变速驱动调节器家电产品的测试配置条件以外，对一些原有的产品，如真空吸尘器等，对测试过程中的控制参量进行了调整，以增加对测试过程的控制，提高测试结果的复现性。对新型电子电器产品，给出了测试配置相关的技术条款。随着产品技术水平的不断提升，需要对测试标准的技术条款不断地进行修订和完善，不断地对标准进行增补修订工作。根据IEC TC 77A的工作计划[5]，将在2016年发布IEC 61000-3-2:2014标准的修订单文件。一些与谐波电流发射值测试仪器相关的技术条款，也将在未来的IEC 61000-4-7标准的修订中进行考虑和应用[7]，这已经公布在IEC TC77A的工作文件中[5]。

本文作者应用电磁兼容检测依据的基本原理(有文献中也称作电磁兼容检测规约[8])对谐波电流发射测试的技术条款进行了修改。在2013年对IEC 61000-3-2：2009谐波电流发射限值标准的修订过程中，在技术报告77A/808/CDV“Amendment 3 to IEC 61000-3-2 (f3)”中[9]，发现对冰箱及冷冻柜的试验配置条件只是一些较为宽泛的描述，这导致配置条件在保证检测结果的重复性方面容易出现问题[10]。为此作者利用电磁兼容检测规约，给IEC TC 77A提出了修改意见并被采纳[10]。作者依据工况监测原理对待测物的试验条件，对标准中条款C.7条款[3]的提出了合理的修订意见，该意见也已经被IEC TC 77A采纳进标准技术文稿中[3]。

4　结　语

未来对谐波电流发射测试标准的修订，需要更多地考虑电磁兼容检测依据的基本原理以及电磁兼容检测工况信息[9]，用以弥补某些分析和测试方法的不足之处。由于谐波电流发射测试标准的重要性日益增强，该标准还在不断地进行修订和改进。对电视接收机(电视机)的试验条件，自镇流灯谐波电流发射值测试评定程序，带有内置式调光器LED灯具测试要求，以及涉及LED灯具标准条款的修订，都是基于保证和提高检测结果的重复性所进行的技术努力。因此在今后的谐波电流发射限值标准修订工作中，标准参与者需要进一步参考和依据已经取得的技术经验，对现有技术条款进行合理的改进和完善，把相关产品的谐波电流发射值测试水平提高到新的高度。

致谢：本文作者得到了全国电磁兼容标准化技术委员会A分会、中国电子科技集团公司第三研究所、浙江阳光照明电器集团股份有限公司的帮助，部分材料和数据来源于A分会和IEC TC 77A的内部技术交流资料，在此表示衷心感谢。

[1]IEC. IEC 61000-3-2: 2005 Electromagnetic compatibility (EMC)-Part3-2:Limits-Limits for harmonic current emissions (equipment input current ≤ 16A per phase ) [S]. Switzerland: IEC Press, 2005.

[2]IEC. IEC 61000-3-2: 2009 Electromagnetic compatibility (EMC)-Part3-2: Limits-Limits for harmonic current emissions (equipment input current ≤ 16A per phase ) [S]. Switzerland: IEC Press, 2009.

[3]IEC. IEC 61000-3-2: 2014 Electromagnetic compatibility (EMC)-Part3-2:Limits-Limits for harmonic current emissions (equipment input current ≤ 16A per phase ) [S]. Switzerland: IEC Press, 2014.

[4]国家质量监督检验检疫总局. GB17625.1-2012《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值(设备每相输入电流≤16 A)》[S]. 北京：中国标准出版社，2012.

[5]IEC. TC 77A/903/DA. Report on the activities of SC 77A/WG 1 between the 2013 and 2015 plenary meetings [R]. Switzerland: IEC Press, 2015.

[6]IEC. TC 77A/847/DC. Maintenance programme-Call for comments regarding maintenance of IEC 61000-3-2: Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 3-2:Limits-Limits for harmonic current emissions (equipment input current≤16 A per phase) [R]. Switzerland: IEC Press, 2014.

[7]IEC. IEC 61000-4-7: 2002+A1:2008+Cor1:2009 Electromagnetic compatibility (EMC)-Part 4-7: Testing and measurement techniques-General guide on harmonics and interharmonics measurements and instrumentation, for power supply systems and equipment connected thereto[S]. Switzerland: IEC Press, 2009.

[8]扈罗全，王安懿. 电磁兼容检测规约对传导骚扰测试的影响分析[J]. 中国电子科学研究院学报，2012,7(1):94-98.

[9]IEC. TC 77A/808/ CDV. Amendment 3 to IEC 61000-3-2 (f3)[R]. Switzerland: IEC Press, 2013.

[10]扈罗全, 刘小林, 向霞. 工况原理对谐波测试系统的影响及其在标准化中的应用[J]. 中国电子科学研究院学报，2015,10(4):442-447.

扈罗全(1972—)男，江苏人，工学博士，高级工程师，苏州大学硕士研究生导师，主要研究方向为电磁兼容，安全性能检测；E-mail：hulq@jsciq.gov.cn

刘小林(1988—)，男，山西人，主要研究方向为电磁兼容的低频骚扰现象；

万保权(1971—)，男，甘肃人，博士，教授级高级工程师，主要研究方向为电力系统电磁环境和电磁兼容技术。

Amendment Tendency of IEC Harmonic Current Emission Limits Standard Based on the Technical Requirements

HU Luo-quan1,2, LIU Xiao-lin2, WAN Bao-quan3

(1.Suzhou Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau, Suzhou China, 215104;2. School of Urban Rail Transportation, Suzhou University, Suzhou China, 215021;3. China Electric Power Research Institute, Beijing China, 100192)

According to the changes after the issue of the IEC 61000-3-2:2014 standard, the new changes associated with the configuration requirements on condition parameters of the equipment under test of harmonic current emissions in the IEC61000-3-2:2014 version are analyzed. Several requirements in IEC 61000-3-2:2014, i.e., test conditions for television (TV) receivers, lighting equipment with self-ballasted lamps, LED lighting equipment with variable speed drive, as well as the technical clauses associated with the measurement configuration and the developing trends in the future of IEC standard on limits for harmonic current emission are analyzed in details. The comments for the possible changes on the standard in the future have been made based on the technical considerations.

electromagnetic compatibility; harmonics; amendments; test configuration

10.3969/j.issn.1673-5692.2016.04.010

2015-11-05

2016-04-25

国家质检总局科研项目(2014IK192)“基于无线能量传输技术的电子产品电磁兼容检测评估技术研究”，江苏出入境检验检疫局科研项目(2014KJ13、2015KJ11、2015KJ14)。

TM930.12

A

1673-5692(2016)04-388-04