外部電源產品的諧波電流測試

周 睿，霍宏艷

（1.國家市場監管總局機關服務中心，北京 100088；2.北京泰瑞特檢測技術服務有限責任公司，北京 100015）

0 引言

外部電源（External Power Supply，EPS）是將市電電源轉換成不同的電壓、自身具有物理外殼且與作為負載的單獨設備一起使用的設備。常見的外部電源產品包括用于音視頻產品和信息技術產品的電源適配器、開關電源等。其工作原理是：工作頻率為50 Hz 的交流電源經可控制的整流器件給存貯電容器充電，通過高頻脈沖寬度調制信號控制開關管輸出所需的多個直流電源，通過控制脈沖占空比達到穩定輸出的目的。在電壓變換的過程中，由于非線性元器件的使用，產生大量工作頻率的三次及高次諧波的分量。較大的諧波電流分量可能造成系統電源電壓畸變、過零噪聲、中性線過熱以及變壓器溫升過高等問題?？紤]到外部電源大量應用于現代電子電器設備，對其產生的諧波電流進行有效評估和控制具有重要意義[1]。

1 GB 17625.1—2022 標準關于外部電源的要求

《電磁兼容 限值 第一部分：諧波電流發射限值（設備每相輸入電流≤16 A）》（GB 17625.1—2022）國家標準[2]已于2022 年12 月29 日發布，將于2024年7 月1 正式實施。該標準適用于準備接入公用低壓配電系統的每相額定輸入電流不大于16 A 的電氣和電子設備，旨在對其產生的工作頻率（50 Hz）的2 ～40 次諧波分量進行評估[3]。標準明確提出在對外部電源產品進行設備分類時，應根據使用說明按其指定服務的設備類型對EPS 進行設備分類。為特定型號設備設計的EPS，應和特定型號的設備按照針對設備的特定試驗條件一起試驗。為一種或多種通用類型設備（如一盞燈或一件器具）以及不是為特定型號設備（如由特定制造商制造的燈具或特定品牌的廚房攪拌器）設計的EPS，應使用與使用說明中規定設備性能接近的負載或模擬負載進行試驗。這些被供電設備的類型應按GB 17625.1—2022標準第5 章要求分類，EPS 應滿足相應分類的限值要求。

2 設備的分類

GB 17625.1—2022 標準將設備分為A、B、C、D 共4 個等級。A 類設備主要包括平衡的三相設備、家用電器、音視頻產品及其他未規定為B、C、D 類的設備，B 類設備包括便攜式工具和不屬于專用設備的電弧焊設備，C 類設備為照明設備，D 類設備包括功率不大于600 W 的個人計算機、個人計算機顯示器和電視接收機等。設備的分類主要考慮被測設備對供電系統的影響，包括在用設備的數量、使用持續時間、使用同時性、消耗的功率以及諧波頻譜等。不同類別的設備所對應的諧波電流發射限制不同。表1 分別給出了A 類設備和D 類設備的限值，A 類、D 類設備最大允許的第3 ～39 次奇次諧波電流限值一致，但D 類設備還規定每瓦允許的最大諧波電流（選兩者中的最小者）；對A 類設備規定了最大允許的偶次諧波電流，而D 類設備無偶次諧波電流限值要求。

表1 A 類設備和D 類設備的限值

對EPS 進行諧波電流測試，限值分類應根據其指定服務的設備類型來選擇。由于所應用的限值不同，為不同類型設備供電的EPS，其諧波電流測試結論可能存在差異。例如，某型號EPS 的2 次諧波電流測量值為1.09，當該EPS 為A 類設備供電，則按照A 類設備限值判定該EPS 諧波電流發射值超出限值要求，應判定為諧波電流發射不符合標準要求；而當該EPS 為D 類設備供電，由于D 類設備對偶次諧波電流無限值要求，則可判定該EPS 諧波電流發射值符合標準要求。再如，某型號EPS 的實測有功功率為600 W，三次諧波電流為2.2 A，當該EPS 為A 類設備供電，則按照A 類設備限值判定該EPS 諧波電流發射值未超出限值要求，應判定為諧波電流發射符合標準要求；而當該EPS 為D 類設備供電，由于D 類設備每瓦允許的最大三次諧波電流為3.41 mA·W-1，則其三次諧波電流限值應為2.05 A，則按照D 類設備限值判定該EPS 諧波電流發射值超出限值要求，應判定為諧波電流發射不符合標準要求。

3 驗證試驗

為了驗證為不同類型設備供電的EPS 諧波電流測試結果差異，文章進行了驗證試驗。

3.1 為非特定型號設備設計的EPS 實測示例1

受試樣品為某型號開關電源，供電電壓為交流220 V，供電電流為2.5 A。分別在以下兩種試驗條件下對該開關電源進行諧波電流檢測：第一，受試開關電源匹配服務器進行試驗，服務器按照標準附錄B 要求調整工作狀態，測試結果如圖1 所示；第二，受試開關電源匹配個人計算機進行試驗，個人計算機按照標準附錄B 要求調整工作狀態，測試結果如圖2 所示。

圖1 開關電源匹配服務器諧波電流測試結果

圖2 開關電源匹配個人計算機諧波電流測試結果

在試驗條件一下，EPS 為服務器供電，依據GB 17625.1—2022 標準，服務器屬于A 類設備，故該EPS 應依據A 類限值進行判定。從圖1 可以看出，受試樣品2 ～40 次諧波電流均滿足限值要求，測試結論為合格。在試驗條件二下，EPS 為個人計算機供電，依據GB 17625.1—2022 標準，個人計算機屬于D 類設備，故該EPS 應依據D 類限值進行判定。從圖2 可以看出，EPS 多個奇次諧波電流發射超過標準限值，測試結論為不合格。

3.2 為非特定型號設備設計的EPS 實測示例2

受試樣品為某型號電源適配器，供電電壓為交流220 V，供電電流為1.7 A。分別在以下兩種試驗條件下對該開關電源進行諧波電流檢測：第一，受試電源適配器匹配筆記本電腦進行試驗，筆記本電腦按照標準附錄B 要求調整工作狀態，測試結果如圖3 所示；第二，受試電源適配器匹配發光二極管（Light Emitting Diode，LED）臺燈進行試驗，LED臺燈按照標準附錄B 要求調整工作狀態，測試結果如圖4 所示。

圖3 電源適配器匹配筆記本電腦諧波電流測試結果

圖4 電源適配器匹配LED 臺燈諧波電流測試結果

在試驗條件一下，EPS 為筆記本電腦供電，依據GB 17625.1—2022 標準，筆記本電腦屬于D 類設備，故該EPS 應依據D 類限值進行判定[4]。從圖3可以看出，受試樣品實測有功功率≤75 W，諧波電流發射無適用限值，測試結論為合格。

在試驗條件二下，EPS 為LED 臺燈供電，依據GB 17625.1—2022 標準，LED 臺燈屬于C 類設備，故該EPS 應依據C 類限值進行判定。從圖4 可以看出，EPS 多個奇次諧波電流發射超過標準限值，測試結論為不合格。

結合上述試驗結論可以發現，由于指定服務的設備本身諧波電流發射水平不同、諧波抑制設計方案多樣，同一外部電源產品在匹配不同設備進行諧波電流發射試驗時，實測有功功率不同，各次諧波電流值也不盡相同，且由于所依據的判定限值不同，甚至出現了測試結論不一致的情況[5]。

4 結語

根據國家市場監督管理總局2023 年發布的《強制性產品認證目錄描述與界定表》，音視頻設備配套的電源適配器（0807）、信息技術設備/電信終端設備配套的電源適配器（0907）、計算機/服務器內置開關電源（0907）均屬于國家強制性產品認證（CCC 認證）目錄范圍，在進行型式試驗過程中需依據GB 17625.1—2022 標準進行諧波電流發射檢測。由于同一外部電源產品可能為多種不同設備類型的整機產品供電，故外部電源制造商或經銷商應在使用說明中特別指明能為哪些類型設備供電，以免檢測機構使用不適合的整機負載或應用限值對產品的諧波電流發射水平進行評估。此外，對于使用外部電源產品的其他強制性認證目錄范圍內的整機產品，在進行產品認證過程中，應對使用和報備的外部電源諧波分類進行識別，選擇相同設備分類或限值更加嚴格的設備分類的外部電源產品，以免影響整機產品諧波電流的檢驗結論。