电磁兼容性IEC6100047中文国际标准Word文件下载.docx
- 文档编号:16274183
- 上传时间:2022-11-22
- 格式:DOCX
- 页数:37
- 大小:608.12KB
电磁兼容性IEC6100047中文国际标准Word文件下载.docx
《电磁兼容性IEC6100047中文国际标准Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电磁兼容性IEC6100047中文国际标准Word文件下载.docx(37页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
4.4测量仪器的基本结构
4.4.1主要组成部分
4.4.2后处理部分
5谐波测量
5.1电流输入电路
5.2电压输入电路
5.3准确度要求
5.4发射测量的装置
5.5.1分组和平滑处理
5.5.2谐波发射的限制性规定
5.6电压子谐波群的测量
6其他分析方法
7过渡阶段
8基本介绍
附件A(仅供参考)间谐波的测量
附件B(仅供参考)高于谐波频率但不超过9kHz的频率分量的测量
附件C(仅供参考)分组法涉及的技术问题
参考文献
图1——测量仪器的基本结构
图2——单项发射测量的测量装置
图3——三项发射测量的测量装置
电磁兼容性(EMC)——
第4-7章测试和测量技术——电源系统及其相连设备的谐波、间谐波测量方法和测量仪器的技术标准
前言
1)国际电工委员会(IEC)是一家世界性的标准化组织,它由各成员国的电工委员会(国际电工委员会的成员国委员会)组成。
国际电工委员会的宗旨是促进所有涉及电气和电子领域技术标准化问题的国际合作。
为此目的及其他事项,国际电工委员会颁布了国际性标准,并委托其技术委员会负责具体内容的制定,任何成员国委员会,如果对其中内容感兴趣,都可以参与制定工作,与国际电工委员会有关的国际组织、政府组织以及非政府组织也可以参加。
国际电工委员与国际标准化委员会(ISO)之间签订有合作协议,双方在此基础上展开紧密的合作。
2)在相关问题上,IEC的最终决定将尽可能体现各成员国达成的一致意见,因为技术委员会由每一个感兴趣的成员国选出的代表组成。
3)在国际性使用的问题上,国际电工委员会制定的标准文件采用建议的形式,并以技术标准、技术规格、技术报告或技术指南的形式颁布,各个国家的电工委员会可根据需要决定其采纳形式。
4)为了促进标准在国际上实施的一致性,各成员国委员会在将其作为全国性或地区性标准实施时,应尽最大所能保证IEC国际性标准的透明性。
如果相应的全国性或地区性标准与IEC标准出现差异,前者应明确指出。
5)在标准使用的批准问题上,IEC无明确的手续规定,并且不负责对外宣布任何设备是否符合其制定的相关标准。
6)需要注意的是,本标准中的部分内容可能会涉及到专利问题,对于此类内容,IEC不负责单独注明。
IEC61000-4-7国际标准由IEC技术委员会77:
电磁兼容性委员会的子委员会77A:
低频现象委员会负责制定。
本标准将作为IEC61000标准的第4-7章使用,根据IECGuide107之规定,它将作为基本的EMC标准颁布实施。
本标准内容根据以下文件制定:
FDIS
Reportonvoting
77A/382/FDIS
77A/387/RVD
关于本标准投票表决的全部信息请参照上表中列出的投票表决报告。
本标准的颁布符合ISO/IEC纲领第3章内容之规定。
附件A、B和C仅供参考。
本委员会决定本标准的有效期至2005年。
届时,本标准将:
●重新进行确认
●撤销
●以新版代替,或者
●修改
IEC61000的各部分内容将单独颁布,其组成如下:
第一章:
总体介绍
介绍有关基本事项(包括相关信息、基本原则)、定义、术语
第二章:
环境
环境说明
环境分类
兼容性等级
第三章:
限制性标准
辐射标准
免疫标准(目前该部分内容不属于产品委员会的职责范畴)
第四章:
测试和测量技术
测量技术
测试技术
第五章:
安装和调试规定
安装规定
调试方法和设备
第六章:
一般性标准
第九章:
其他内容
每一章又划分为几个部分,分别作为国际性标准、技术规格或技术报告予以颁布。
其中部分内容已经公布,剩余部分将相继颁布,表示方式采用在每一章的号码后面跟一个破折号和第二个数字(例如:
61000-6-1)。
颁布时将分别按照时间顺序和编号表示。
本部分内容主要是关于电源系统的谐波电流和电压测量以及设备所产生的谐波电流的测量方面的国际性标准,同时还规定了对标准测量仪器的性能要求。
第4-7章:
本部分IEC61000标准适用于测量存在于50Hz和60Hz基波电源系统内的、大小不超过9kHz并的频谱分量。
出于实际考虑,本标准中将干扰信号划分为谐波、间谐波以及高于谐波频率范围但不超过9kHz的其他分量。
根据某些标准中给出的发射限制(例如IEC61000-3-2标准中规定的谐波电流限制),本标准规定了用来对设备进行各项测试以及测量实际电源系统中谐波电流和电压的测量仪器的技术规格。
对于测量频率高于谐波频率范围但不超过9kHz的其他分量的测量仪器的技术标准(见附件B),目前尚处于试行阶段。
注意1本标准主要针对设计基于离散傅立叶变换的测量仪器。
注意2本标准中对测量仪器的功能和结构进行了详细说明,请严格遵守。
无论输入信号的特征如何,测量仪器的测量结果都应具有可再现性。
注意3本标准主要针对第50阶以下谐波分量的测量仪器。
2参考标准
本标准是在参考以下标准的基础上制定的。
这些标准中,如果有具体编号,则注明的版本适用;
如果没有具体编号,则所参考标准的最新版本(包括任何修改版)适用。
IEC60050-161,国际电气技术词汇——第161章:
IEC61000-3-2,电磁兼容性(EMC)——第3-2部分:
限制性规定——关于谐波电流发射的限制性规定(设备各相的输入电流≤16A)
IEC61967-1,集成电路——电磁发射测量,150kHz到1GHz――第1部分:
测量条件及定义1
1即将出版
3定义、符号和名称
本部分IEC61000标准中采用IEC60050-161(IEV)中给出的定义和以下定义
3.1与频率分析有关的定义
符号:
本标准中所采用的傅立叶级数法中使用以下符号,因为信号在过零时进行相位角测量比较容易。
其中:
ω1基波的角频率(ω1=2∏∫1)
Tw时间窗(Tw=NT1;
T1=1/∫1)的宽度(时长);
时间窗是某个时间函数进行傅立叶变换时所需的时间。
Cm频率大小为
的分量的振幅
N窗口宽度内基波周期的个数
Co直流分量
m相对于基频的阶数(频谱线的阶数)
注意:
严格意义上讲,以下定义仅适用于稳态信号。
实际上,多数情况下傅立叶级数法采用数字方法处理,即离散傅立叶变换(DFT)。
模拟分析信号∫(t)经过采样,A/D转换并保存。
以M个采样数据为一组,每一组形成一个时间窗并进行DFT处理。
根据傅立叶级数展开式原理,窗口宽度将决定分析中频率分辨率(即频谱线中相邻频率的分离能力)的大小,并进而决定变换结果的频率基础。
因此,窗口宽度TW必须为系统电压(TW-N×
T1)基本周期T1的整数倍,此时采样率为∫t=M(NT1)(其中M=TW时间内的采样点数)
通常,进行DFT处理前,时间窗TW中的采样首先乘以一个特殊的对称函数“加窗函数”来进行加权处理。
但是,对于周期性信号和同步采样,最好使用矩形加权窗口与每一个采样数据相乘进行处理。
利用DFT处理器可以得到相应谐波频率∫m=……的正交傅立叶系数am和bm,但是,只有小于或等于最大值的二分之一的m值才可用,另外一半值则不可用。
在进行充分同步的条件下,谐波阶数与基本频率∫t大小有关,谐波阶数采用公式n=mN(N=TW内的周期数)计算。
注意2快速傅立叶变换(FFT)是一种特殊的算法,可缩短计算的时间,在计算时要求采样信号的数量M为2的整数次幂,即M=2i,例如i≥10。
3.2.1谐波频率
∫n
谐波频率是大小等于电源频率(基波频率)的整数倍的频率(∫n=n×
∫1)。
3.2.2谐波阶数
n
谐波频率与电源频率之(整数)比。
在利用DFT以及∫1和∫s(采样率)之间的同步进行分析时,谐波阶数n采用公式n=k/N计算(k=傅立叶分量的数量,N=TW内的周期数T1)
3.2.3谐波分量的均方根值
Gn
进行非正弦波波形分析时,某一谐波频率下的分量的均方根值。
为了方便起见,我们将这种分量简称为“谐波”。
注意1谐波分量Gn与频谱分量Ck相同,其中k=N×
n;
(Gn=Ck)。
公式中Gn可根据要求用In(代表电流)或Un(代表电压)代替。
注意2由于公式2中m=k,所以符号Ck可表示频谱分量Cm的均方根值。
注意3本标准中,规定时间窗的宽度N=10(50Hz系统)或N=12(60Hz系统)个基波周期,即约为200ms(见4.4.1),由此得到Gn=C10n(50Hz系统)和Gn=C12n(60Hz系统)。
3.2.4谐波群的均方根值
Gg,n
时间窗内某一谐波的均方根值与与其相邻的频谱分量之和的平方根,从而得到相邻频谱的能量部分与该谐波的能量部分之和。
请参照公式8和图4。
谐波阶数由该谐波的频率大小决定。
3.2.5谐波子群的均方根值
Gsg,n
某一谐波的均方根值与与其紧邻的两个频谱分量之和的平方根。
在电压研究的过程中需要将电压波动的影响考虑在内,因此需要得到DFT输出分量子群数据,方法是计算该谐波与与其直接相邻的频域分量的能量部分之和。
(请参照公式9和图6)。
3.3与失真因数有关的定义
3.3.1总谐波失真
THD
某一指定阶数(H)之前所有谐波分量(Gn)之和的均方根值与基波分量(Gl)的均方根值之比:
注意1符号G表示谐波分量的均方根值(见3.2.3)。
根据需要,可用I(表示电流)或U(表示电压)来代替该符号。
注意2所有相关标准中H值的定义与极限值有关(IEC61000-3系列)。
3.3.2谐波群总谐波失真
THDG
谐波群(g)的均方根值与与基波有关的波群的均方根值之比:
3.3.3子群总谐波失真
THDS
谐波子群(sg)的均方根值与与基波有关的子波群的均方根之比:
3.3.4部分加权谐波失真
PWHD
通过某一组选定的、具有较高阶数的谐波(阶数范围从Hmin到Hmax)的阶数进行加权的均方根值与基波的均方根值之比:
注意1部分加权谐波失真概念引入的目的在于指定较高阶数谐波分量和的极限值,通过用Gg,n的值替换Gn的值可衡量部分加权谐波失真的大小,而通过用Gsg,n的值替换Gn的值可衡量部分加权子群谐波失真的大小,。
注意2所有标准中Hmin和Hmax值的定义都与极限值有关(IEC61000-3系列)。
注意3本标准中定义PWHD的原因在于IEC61000-3-4和IEC61000-3-4第2版(第1次修改)中需要用到该定义。
3.4.1间谐波分量的均方根值
频率介于两个连续的谐波频率之间的电信号的频谱分量的均方根值(见图4)。
注意1间谐波分量的频率由频谱线的频率决定,该频率不是基波频率的整数倍。
注意2两条连续的频谱线之间的频率间隔是时间窗宽度的倒数,本标准中约为5Hz。
注意3本标准中,间谐波分量作为频谱分量Ck使用时,k≠n×
N。
3.4.2间谐波群的均方根值
Cig,n
位于两个连续的谐波频率之间的所有间谐波分量的均方根值(见图4)
注意本标准中规定,谐波阶数n和n+1之间的间谐波群的均方根值用Cig,n表示,例如,n=5和n=6之间的间谐波群为Cig,5
3.4.3间谐波中心子群的均方根值
Cisg,n
位于两个连续的谐波频率之间的所有间谐波分量的均方根值,不包括与谐波频率直接相邻的频域分量(见图6)。
请注意本标准中规定,谐波阶数n和n+1之间的中心间谐波子群的均方根值用Cisg,n表示,例如,n=5和n=6之间的中心间谐波子群为Cisg,5
3.4.4间谐波群频率
∫ig,n
间谐波群所处其间的两个谐波频率的平均值。
3.4.5间谐波中心子群频率
∫isg,n
间谐波子群所处其间的两个谐波频率的平均值。
3.5表示符号
3.5.1符号和缩写
如无特别说明,本标准中的电压和电流值均为均方根值。
a傅立叶级数中正弦分量的振幅系数
b傅立叶级数中余弦分量的振幅系数
c傅立叶级数中振幅系数
d失真因数
f频率;
函数
f1基波频率
f2采样率
j
p累计概率函数值,用百分比表示
t运行时间
x采样值
B带宽
C频谱线的均方根值
Fc频域分量
H最高谐波的阶数
Hz赫兹
I电流(均方根值)
K3秒间隔内加窗的次数
M整数;
窗口宽度内的采样数量
N窗口宽度内的周期数量
P功率
PCC公共耦合点
T时间间隔
T1基波周期
TwNT1(窗口宽度)
U电压(均方根值)
角频率
1基波的角频率
φ相位角
3.5.2符号
b中心波段频率
i连续整数
k连续整数
m测量值;
阶数m(不一定为整数)
max最大值
min最小值
n谐波阶数:
连续整数
g,n相对于谐波阶数n的谐波群阶数
g,1相对于基波的谐波群阶数
sg,n相对于谐波阶数n的谐波子群阶数
isg,n高于谐波阶数n的间谐波中心子群
nom标称值
r额定值
s被采样;
被同步
基波
4对种测量仪器的共同要求和基本概念
4.1被测信号的特点
测量仪器将用于进行以下测量
a)谐波发射测量
b)间谐波发射测量
c)频率高于9kHz的谐波频率的测量
严格来讲,只有静态信号才能进行谐波测量,波动信号(信号随时间变化)无法仅用谐波进行准确描述。
但是,为了对测量结果进行分析,我们采用了一种简化的、可复制的方式对波动信号进行测量。
根据使用要求,将允许使用的简单、低成本测量仪器的准确度分为两级(Ⅰ级和Ⅱ级)。
进行发射测量时,如果发射率接近于极限值,则要求测量仪器达到Ⅰ级标准。
(见表1的注意2)。
4.3测量类型
本标准中规定了谐波和间谐波测量的具体要求,同时还包括对于频率范围高达9kHz的信号谐波和间谐波的测量。
4.4测量仪器的基本结构
本标准主要针对采用离散傅立叶转换(DFT)(通常采用快速傅立叶转换算法)设计的新型仪器,但并不排除其他分析方法(见第6条)。
图1中所示为测量仪器的基本结构,但实际所用的测量仪器中可能包含也可能不包含此处给出的所有单元和输出。
4.4.1测量仪器的主要组成部分
包括:
-输入电路,配备抗混叠滤波器,
-模数转换器,其中包括采样和保持单元,
-同步和加窗单元(根据需要采用)
-提供傅立叶系数am和bm(“OUT1”)的DFT处理器
另外还包括电流和/或电压测量专用电路。
注意1详情请参照第5.5节内容
注意2进行谐波和间谐波分析时,被测信号需经过预处理,以消除超出测量仪器工作范围的频率。
为了完全符合本标准,窗口宽度应为10个(50Hz系统)或12个(60Hz系统)周期,并采用矩形加权(见第7条)。
只有在无法同步的情况下才允许使用汉宁加权,仪器的显示屏上应显示无法同步的情况,此时获得数据应进行标记。
根据电源系统频率的大小(50Hz或60Hz),时间窗应分别与每一组的10个或12个周期同步。
第一个采样脉冲的前沿与第M+1(其中M为采样的数量;
见3.5.1)个采样脉冲之间的间隔时间应等于规定的电源系统周期数对应的时长,而且最大允许误差等于±
0.03%。
带有锁相环或其他同步装置的测量仪器在测量任何信号频率时,应满足准确度和同步要求,误差至少应在标称系统频率的±
5%以内。
但是,对于采用集成式电源的测量仪器,由于电源和测量系统在本质上已经同步,只要同步和频率的准确度满足要求,可不必采用规定的工作输入频率范围。
测量仪器的输出(OUT1,见图1)应提供电流或电压测量过程中DFT的系数am和bm,所计算的每个频域分量的值。
图1测量仪器的基本结构
有效功率P由另外的输出提供(非DFT输出),并采用与谐波测量同样的时间窗测量。
在根据IEC61000-3-2进行谐波发射测量时,该功率中不包括直流分量。
注意3有效功率P为平滑处理而非群集频率法提供输入
注意4本标准对直流分量及其相关功率的测量不作要求,此类测量仅作为一种选择。
根据谐波发射标准的规定,原始数据的其他处理工作,比如原始结果的平滑和加权处理,将有仪器的后续部分完成。
如果输出值与某一个相应的值有关(基波值或标称值),那么只有另外经过平滑处理后才能获得此类值的正常值。
5.1电流输入回路
输入回路应适合进行电流分析使用,能够直接测量谐波电流,另外,还应具有低压高阻抗电压输入以及相关的外部分流电阻(或者电流互感器与分流电阻的组合)。
输入回路的灵敏度范围应在0.1V到10V之间,其中0.1V为最佳值,其灵敏度应符合第5.3条的要求。
在直接进行电流测量时,建议(非必须)输入回路的输入电流范围如下(标称均方根值Inom):
0.1A;
0.2A;
0.5A;
1A;
2A;
5A;
10A;
20A;
50A;
100A。
所有电流输入回路应能持续承受1.2Inom大小的持续电流、时间为1秒的10Inom电流而不会发生任何损害。
当电流达5Arms时,测量仪器应能够接受峰值因数为4的输入信号;
达10Arms时,峰值因数为3.5;
更高时,峰值因数为2.5。
要求提供过载指示。
其他要求见第8条。
直流分量常常会引起电流测量误差;
这种直流分量会使输入电流互感器出现较大误差,制造商应在其产品规格中注明最大允许直流分量,以确保仪器的测量准确度。
5.2电压输入回路
测量仪器的输入回路应与所分析电源电压的最大电压和频率相符,并且当电源电压变为最大电压的1.2倍时,其特性和测量准确度应保持不变。
普通测量峰值因数不低于1.5就足够了,但是工业电网峰值因数至少应达到2。
任何情况下都需要提供过载指示功能。
输入回路应能够承受大小为输入电压四倍或1kV有效值电压(取其中较小者)达1秒之久,并且不会对测量仪器造成任何损害。
日常生活中各地所使用的电源电压不尽相同,大小从60V到690V不等。
为使仪器在测量时相对于绝大多数供电系统具有一定的通用性,建议输入回路的设计应适合以下标称电压的测量:
Unom:
66V、115V、230V、400V、690V,用于50Hz系统
69V、120V、240V、277V、347V、480V、600V,用于60Hz系统
注意1结合使用外部电压互感器,测量仪器还可测量其他大小的电压(100V;
100/√3V;
110/√3V)。
注意2结合使用外部传感器,测量仪器可具有更高的输入灵敏度(0.1V;
1V;
10V)。
输入回路的输入信号峰值因数至少应等于2。
当电压为230V时,输入回路的功耗不应超过0.5VA。
对于高灵敏度输入(低于50V),其输入电阻至少应为10kΩ/V。
应该注意的是,在测量仪器的输入阶段,基波电压(与其他电压成分相比较大)不应引起过载,从而导致损坏或交调信号的发生,由此所引起的误差应低于仪器的准确度值。
测量仪器应提供过载指示功能。
建议将谐波分量测量仪器的准确度分为两级。
表1中给出的最大允许误差指在仪器的工作频率范围内,按照制造商所指定的额定工作条件(温度范围、湿度范围、仪器电源电压等等),加到测量仪器上的单频率和稳态信号。
当根据IEC61000-3-2标准进行设备测量时,测量不确定度与测量的容许极限值(容许极限值的5%)有关,或者与被测设备的额定电流(I1)有关(I1的0.15%),且以其中较大者为准。
当选择测量仪器适合的输入电流范围时,应该对此加以考虑。
表1——电流、电压和功率测量的准确度要求
等级
测量
条件≤
最大误差
I
电压
Um≥1%Unom
Um≤1%Unom
±
5%Um
0.05%Unom
电流
Im≥3%Inom
Im≤3%Inom
5%Im
0.15%Inom
功率
Pm≥150W
Pm≤150W
1%Pnom
1.5W
II
Um≥3%Unom
Um≤3%Unom
0.15%Unom
Im≥10%Inom
Im≤10%Inom
0.5%Inom
Inom:
测量仪器的额定电流范围
测量仪器的额定电压范围
Um和Im:
测量值
注意1:
第I类仪器用于对测量的准确度要求较高的场合,例如达标检查、解决争议等等。
当测量同一信号时,对于任意两件符合第Ⅰ类标准的仪器,在规定的测量准确度以内,其测量结果应相同或相近(或者指示过载状态)。
注意2:
建议第I类仪器用于进行谐波发射测量,而第Ⅱ类仪器用于进行一般性测量,但是如果当测量值很明显没有超过限定值时(即便测量的不确定度有所升高),第Ⅱ类仪器也可以用于进行谐波发射测量。
实际上,此时对测量值的要求是应该低于允许极限值的90%。
注意3:
另外,第I类测量仪器在测量时不同通道之间的相位偏移应小于n×
1°
。
为了不影响测量结果,测量仪器对超出其测量范围的信号应具有减弱作用。
为了获得适当的衰减能力,测量仪器对输入信号的采样频率应远高于其测量范围。
例如,被测信号中可能会含有频率超过25kHz的分量信号,但是只有大小不超过2kHz的信号才会被测量仪器接受。
测量仪器应配备抗叠加低通滤波器,其频率应高出测量范围-3dB。
在阻带内的衰减作用应高过50dB。
例如
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电磁 兼容性 IEC6100047 中文 国际标准