HIOKI日置功率分析儀PW8001EMC噪聲的早期對策

在電氣產品的世界里，EMC（電磁兼容性）噪聲問題一直是工程師們關注的焦點。尤其是近年來，隨著家用變頻產品的普及，高頻噪聲問題也逐漸成為電能質量的一大挑戰。今天，我們就來聊聊如何利用先進的測量工具，提前解決這些問題，確保產品的性能和質量。

EMC測試：電能質量的“體檢”

在電氣產品的IEC標準中，諧波和電壓波動/閃變測試是電能質量低頻輻射的重要組成部分。諧波測試主要關注設備電流消耗波形的畸變分量，這些畸變可能會導致設備誤動作甚至故障，還會增加功率系統中的無功功率。因此，IEC標準對諧波電流的限值進行了明確規定。

而電壓波動/閃變測試則聚焦于電源電壓的波動和照明閃爍現象。當電氣產品的消耗電流發生變化時，電源電壓可能會隨之波動，進而導致照明閃爍。這種閃爍不僅影響視覺體驗，還可能對人的健康造成危害。因此，IEC標準也對電壓波動/閃變的限值進行了嚴格規定。

諧波和電壓波動、閃變測試的IEC 標準

每個測試對象都有其測試條件和限值標準。測試時，必須參考最新的IEC標準，同時，測量設備也必須符合相應的測量標準。例如，功率分析儀PW8001就是一款符合IEC諧波和電壓波動/閃變測試標準的高性能設備。

諧波測試標準

IEC61000-3-2：每相額定電流小于等于16A 的設備的測試

IEC61000-3-12 ：每相額定電流大于16A 小于等于75A 的設備的測試

測試標準所要求的，并且PW8001符合的測量標準：

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

諧波次數: 0 次～ 200 次

間諧波次數: 0.5 次～ 200.5 次

電壓波動/ 閃變測試標準

IEC61000-3-3：每相額定電流小于等于16A 的設備

IEC61000-3-11：每相額定電流大于16A 小于75A 的設備

測試標準所要求的、并且PW8001 符合的測量標準：

IEC 61000-4-15: 2010

精度：

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

進行限值判定的評估系統

圖1 展示了一個典型的諧波、電壓波動/閃變測試系統。根據IEC標準，測試系統需要配備交流電源參考阻抗網絡（RIN）。功率分析儀對測量對象的電源電壓和電流進行測量，并輸出符合測量標準的結果。電流測量通常使用電流傳感器，這樣可以避免因布設電源配線而帶來的損耗，確保測量結果更接近實際工作環境。

圖1：諧波、電壓波動/ 閃變測試系統

電源噪聲帶來的挑戰

盡管諧波和電壓波動/閃變測試主要針對低頻輻射，但在一些使用變頻器的環境中，高頻噪聲也可能成為問題。例如，變頻器設備的開關噪聲可能會導致周圍設備出現意外故障（*1）。

為了避免這種情況，建議在設備開發的早期階段就開始關注噪聲問題，通過采取措施來預防電源噪聲可能引發的問題。早期干預不僅可以避免開發延誤，還能確保產品的可靠性和性能。

*1) 參考文獻：

西島健一：“開關電源中安裝的 EMC 濾波器的傳導 EMI 噪聲降低效果的相關研究”，《日本電力電子學會雜志》 Vol.45

HIOKI 的測量解決方案

HIOKI 功率分析儀 PW8001 的升級固件2.0 版本除了IEC 諧波和電壓波動/ 閃變測量之外，還包括功率譜分析 (PSA) 功能。

       除了符合IEC標準的諧波和電壓波動/閃變測量功能外，PW8001還配備了功率譜分析（PSA）功能。這一功能可以對電壓、電流和功率進行FFT分析，能夠分析高達6 MHz的高頻噪聲，幫助工程師直觀地確認那些在IEC諧波或電壓波動/閃變測試中無法看到的噪聲。

IEC 諧波測量模式設置畫面 ( 左) 

電壓波動/閃變測量模式設置畫面（右）

功率譜分析 (PSA) 功能

功率頻譜分析功能可對電壓、電流和功率進行 FFT 分析，與諧波分析功能相比，該功能可分析更高頻率（最高6 MHz）的噪聲，從而直觀地確認IEC 諧波或電壓波動/ 閃變中看不到的噪聲。

PW8001 可保證最高到1 MHz 的功率測量精度，對評估由逆變器或開關電源產生的高頻傳導噪聲十分有用。

HIOKI 的第三代功率分析引擎實現了六項“AUTO”測量

PW8001 可同時并行處理正確的功率測量以及諧波和功率譜分析等所有操作。根據輸入波形的大小和頻率，測量量程和濾波器特性會在內部自動更新至最佳狀態。如此，一次測量即可正確測量所有分析結果，從而實現多角度的驗證。

結語

在電氣產品的開發過程中，提前解決EMC噪聲問題至關重要。HIOKI功率分析儀PW8001憑借其強大的功能，可以幫助工程師們按照IEC標準進行諧波和電壓波動/閃變的測量，并通過功率譜分析（PSA）功能評估高頻噪聲。

對于那些希望擺脫電源噪聲問題被掩蓋、事后才采取對策的設計困境，或者想要提前解決開關噪聲問題的開發人員來說，PW8001無疑是一個值得信賴的伙伴。

我們的優勢：是德、泰克、日置、固緯、艾德克斯、普源、同惠、鼎陽、安柏等。