照明设备认证谐波电流检测分析

摘要：谐波电流是照明设备（产品）认证中一种常见的测试项目。围绕GB17625.1-2012对照明设备的要求，通过对两种照明产品的实测数据进行分析，说明了标准中限值的应用方法，尤其是测试结果的评定方法，期望有助于GB17625.1-2012的理解和实施。

关键词：谐波电流；照明设备；认证；限值；结果评定；GB17625.1-2012

引言

谐波电流是正弦电流发生畸变后的产物，主要源于电路中的非线性元器件或负载[1]。谐波电流是一种常见的电磁骚扰，同时还会导致功率因数下降[2]，供电系统效率降低。谐波电流属于产品认证中电磁兼容的测试项目，也是照明产品认证检测的主要不合格项目之一。照明产品常见的CCC、CE等认证，都需要测试谐波电流。正确理解相关的标准，尤其是限值的应用方法，对于谐波电流测试和产品认证有重要的现实意义。

1标准对照明设备的要求

现行谐波电流的检测依据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≤16A）》[3]，被测设备（EUT）分为A、B、C、D四类，其中C类为照明设备。GB17625.1-2012第7章提到，额定功率75W及以下的设备在本标准中不做限值的规定（即无需测试谐波电流），但照明设备除外，原因是小于75W的照明设备数量众多，如不加以限制，必然给电网带来严重的污染。在限值上，C类照明设备跟A、B两类的表示方式也不一样，对有功输入功率≤25W的放电灯，标准给出了两种评定结果的方式。这些评定方式对初期涉足照明设备认证和谐波电流检测的技术人员来说，理解起来有一定难度。以下通过照明产品的检测实例，解读标准的相关要求以及评定检测结果的方法。GB17625.1-2012等同采用IEC61000-3-2:2009[4]，为强制性国家标准。本标准对照明设备的主要要求列举如下：（1）照明设备为C类设备，但不包括归为A类设备的白炽灯调光器。（2）对功率≤75W的照明设备，也有谐波电流的要求。因为照明设备以通用照明灯具居多，功率普遍不高（多数≤75W），但社会拥有量大，影响不可忽略，不能豁免[5]。（3）限值（C类设备）：对于有功输入功率＞25W的照明设备，谐波电流不应超过标准中表2给出的限值（详见GB17625.1-2012条款7.3）。这里需要注意，与A类设备不同，标准对C类设备（照明设备）给出的限值，是各次谐波占基波电流的百分比（即百分数限值）。例如，5次谐波电流的限值为10%，表示5次谐波电流与基波电流之比应≤10%。其中，3次谐波的限值为（30×λ）%，为电路功率因数，代表限值还跟功率因数有关。对于有功功率≤25W的放电灯，标准也做了限值要求（详见GB17625.1-2012条款7.3）。对于目前不断普及的LED照明设备，由于其不属于放电灯，就算功率≤25W，根据现行的检测标准，对谐波电流也不做要求。需要说明的是，最新版的欧盟谐波电流发射标准EN61000-3-2:2019（等同于IEC61000-3-2:2018）中新增了“额定功率≥5W且≤25W的照明设备”（IEC61000-3-2:2018条款7.4.3），意味着功率≥5W的照明设备均需要进行谐波电流测试[5]。

2照明设备谐波电流测试数据分析

某灯具（C类设备）的谐波电流测试结果如图1和图2。其中图1为图表部分，图2为各次谐波电流的实测数据（仅列出基波以及2~21次谐波）。图1显示该灯具的功率＞25W，说明应满足C类设备25W以上的限值要求。因为C类设备的限值用基波频率下输入电流百分数（%）表示，为此，图2中的数据显示了基波的实测数据，最大值为0.1464A。以5次谐波为例，标准给出的限值为基波频率下输入电流的10%，即0.0146A。已知限值后，即可算出平均值/限值（第4列）和最大值/限值（第6列）。为方便查看各次谐波电流的实测值是否超过对应的限值，图1采用了比例表示法，即各次谐波电流实测值占该次谐波图1某灯具的谐波电流测试数据图图2某灯具各次谐波（基波及2~21次谐波）电流的实测数据限值的百分比[5]。图1中，100%对应限值，可以直观看出某次谐波是否达到或超过限值，例如5次谐波只达到限值的84.97%。

3检测结果评定方法

灯具谐波电流检测结果的评定方法，GB17625.1-2012条款6.2.3.4（限值的应用）中有相关规定。对有功输入功率＞25W的灯具来说，同时满足以下两个要求，即可评定合格。（1）在观察时间内得到的单次谐波电流的平均值≤相应的限值（见GB17625.1-2012的表2）。（2）每次谐波的1.5s平滑均方根值≤相应限值的150%。因此，图1在100%、150%都分别画了红线，目的就是为了方便观察达标情况。图2中，某灯具实测数据第四列的数值（84.97%）没有超过100%，第六列的数值（85.24%）也没有超过150%，即代表同时满足以上两个条件，故该灯具谐波电流检测合格。

4功率≤25W放电灯的评定方法

对于有功输入功率≤25W的放电灯，GB17625.1-2012要求限值应符合下列两项要求之一：（1）谐波电流不超过D类限值（见GB17625.1-2012表3）第二列中与功率相关的限值。请注意：该列限值的单位为mA/W，实际的限值还要用该列的数据乘以灯具的有功功率。还要注意，这里采用了D类设备的限值，但灯具仍属于C类设备。（2）3次谐波电流不超过基波电流的86%，5次谐波不超过61%；同时以基波电源电压过零点作为参考0时，输入电流波形应达到相应的相位要求（详见GB17625.1-2012条款7.3）。据经验，上述两个条件中，条件（1）往往比较难通过，原因在于灯具的功率较小，对应的限值也比较小；条件（2）反而容易达到，举例说明如下。图3是一种功率＜25W的照明产品的谐波测量数据图，横轴60、65及90对应的地方都画有竖红线，方便分析。很显然，无论是正半周还是负半周，输入电流波形在60之前已达到电流阈值（0.05Ip），65之前出现峰值，90之前尚未降低到电流阈值以下。可见电流波形符合GB17625.1-2012条款7.3的要求。图4为≤25W照明产品的实测数据，只列出3次和5次谐波。用基波电流（最大值）乘86%得到3次谐波电流的限值，基波电流（最大值）乘61%得到5次谐波的限值。即使按照第3节有功输入功率＞25W的评定方法，可以看到该照明产品的实测数据第四列（98.776%、99.425%）没有超过100%，第六列（99.184%、99.425%）更在150%以下，3次和5次谐波的实测数据都符合GB17625.1-2012要求。因此可以评定这个功率＜25W照明产品的谐波电流波形和数据合格。

5结语

对于目前不断普及的LED灯具，若功率＜25W，现行GB17625.1-2012对谐波电流还是豁免的，但新版的EN61000-3-2:2019则做了相应要求。现行的GB17625.1-2012对照明设备（C类设备）的限值表示方式不同于其它类别设备，结果评定方式也比较特别，对初期涉足该领域的技术人员来说，理解起来有一定难度。通过分析功率>25W的照明设备以及功率≤25W的放电灯的实测数据，详细说明了标准中限值的应用方法，尤其是测试结果的评定方法。期望本文能抛砖引玉，同时能帮助技术人员工作中更好的贯彻落实GB17625.1-2012。

参考文献

[1]毛洪涛.谐波电流的产生和应对措施[J].电子质量,2000(11):26-31.

[2]张光明,张童,郭炯宏.常见小型UPS电源电路分析与维修宝典[M].北京:电子工业出版社,2013:344-345.

[3]中国电力科学研究院,上海电动工具研究所,中国电子科技集团公司第三研究所,等.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≤16A)[S].北京:中国标准出版社,2012.

[5]林为.谐波电流检测及实例结果分析[J].通信电源技术,2020(2):9-11.

作者：林为 单位：佛山职业技术学院