HIOKI日置功率分析仪PW8001EMC噪声的早期对策

在电气产品的世界里，EMC（电磁兼容性）噪声问题一直是工程师们关注的焦点。尤其是近年来，随着家用变频产品的普及，高频噪声问题也逐渐成为电能质量的一大挑战。今天，我们就来聊聊如何利用先进的测量工具，提前解决这些问题，确保产品的性能和质量。

EMC测试：电能质量的“体检”

在电气产品的IEC标准中，谐波和电压波动/闪变测试是电能质量低频辐射的重要组成部分。谐波测试主要关注设备电流消耗波形的畸变分量，这些畸变可能会导致设备误动作甚至故障，还会增加功率系统中的无功功率。因此，IEC标准对谐波电流的限值进行了明确规定。

而电压波动/闪变测试则聚焦于电源电压的波动和照明闪烁现象。当电气产品的消耗电流发生变化时，电源电压可能会随之波动，进而导致照明闪烁。这种闪烁不仅影响视觉体验，还可能对人的健康造成危害。因此，IEC标准也对电压波动/闪变的限值进行了严格规定。

谐波和电压波动、闪变测试的IEC 标准

每个测试对象都有其测试条件和限值标准。测试时，必须参考最新的IEC标准，同时，测量设备也必须符合相应的测量标准。例如，功率分析仪PW8001就是一款符合IEC谐波和电压波动/闪变测试标准的高性能设备。

谐波测试标准

IEC61000-3-2：每相额定电流小于等于16A 的设备的测试

IEC61000-3-12 ：每相额定电流大于16A 小于等于75A 的设备的测试

测试标准所要求的，并且PW8001符合的测量标准：

IEC 61000-4-7: 2002+A1: 2008

谐波次数: 0 次～ 200 次

间谐波次数: 0.5 次～ 200.5 次

电压波动/ 闪变测试标准

IEC61000-3-3：每相额定电流小于等于16A 的设备

IEC61000-3-11：每相额定电流大于16A 小于75A 的设备

测试标准所要求的、并且PW8001 符合的测量标准：

IEC 61000-4-15: 2010

精度：

Pst ±5% （Pst ＝ 0.2 ～ 5）, dc,dmax: ±4%(dmax=4% 时)

进行限值判定的评估系统

图1 展示了一个典型的谐波、电压波动/闪变测试系统。根据IEC标准，测试系统需要配备交流电源参考阻抗网络（RIN）。功率分析仪对测量对象的电源电压和电流进行测量，并输出符合测量标准的结果。电流测量通常使用电流传感器，这样可以避免因布设电源配线而带来的损耗，确保测量结果更接近实际工作环境。

图1：谐波、电压波动/ 闪变测试系统

电源噪声带来的挑战

尽管谐波和电压波动/闪变测试主要针对低频辐射，但在一些使用变频器的环境中，高频噪声也可能成为问题。例如，变频器设备的开关噪声可能会导致周围设备出现意外故障（*1）。

为了避免这种情况，建议在设备开发的早期阶段就开始关注噪声问题，通过采取措施来预防电源噪声可能引发的问题。早期干预不仅可以避免开发延误，还能确保产品的可靠性和性能。

*1) 参考文献：

西岛健一：“开关电源中安装的 EMC 滤波器的传导 EMI 噪声降低效果的相关研究”，《日本电力电子学会杂志》 Vol.45

HIOKI 的测量解决方案

HIOKI 功率分析仪 PW8001 的升级固件2.0 版本除了IEC 谐波和电压波动/ 闪变测量之外，还包括功率谱分析 (PSA) 功能。

       除了符合IEC标准的谐波和电压波动/闪变测量功能外，PW8001还配备了功率谱分析（PSA）功能。这一功能可以对电压、电流和功率进行FFT分析，能够分析高达6 MHz的高频噪声，帮助工程师直观地确认那些在IEC谐波或电压波动/闪变测试中无法看到的噪声。

IEC 谐波测量模式设置画面 ( 左) 

电压波动/闪变测量模式设置画面（右）

功率谱分析 (PSA) 功能

功率频谱分析功能可对电压、电流和功率进行 FFT 分析，与谐波分析功能相比，该功能可分析更高频率（最高6 MHz）的噪声，从而直观地确认IEC 谐波或电压波动/ 闪变中看不到的噪声。

PW8001 可保证最高到1 MHz 的功率测量精度，对评估由逆变器或开关电源产生的高频传导噪声十分有用。

HIOKI 的第三代功率分析引擎实现了六项“AUTO”测量

PW8001 可同时并行处理正确的功率测量以及谐波和功率谱分析等所有操作。根据输入波形的大小和频率，测量量程和滤波器特性会在内部自动更新至最佳状态。如此，一次测量即可正确测量所有分析结果，从而实现多角度的验证。

结语

在电气产品的开发过程中，提前解决EMC噪声问题至关重要。HIOKI功率分析仪PW8001凭借其强大的功能，可以帮助工程师们按照IEC标准进行谐波和电压波动/闪变的测量，并通过功率谱分析（PSA）功能评估高频噪声。

对于那些希望摆脱电源噪声问题被掩盖、事后才采取对策的设计困境，或者想要提前解决开关噪声问题的开发人员来说，PW8001无疑是一个值得信赖的伙伴。

我们的优势：是德、泰克、日置、固纬、艾德克斯、普源、同惠、鼎阳、安柏等。