1　電源的電磁干擾標準與測試的關系

供電電源作為與用電設備之間的接口電路，在完成功率傳送和滿足對各種各樣電能形式變換需要的同時，電力電子裝置不可避免地易產(chǎn)生非正弦波形，從而造成電磁干擾(EMI)。電磁干擾向電網(wǎng)注入整倍數(shù)的基波頻率的諧波電流，造成電網(wǎng)電壓畸變；還會對電氣設備產(chǎn)生不同程度的EMI干擾信號，這些EMI干擾信號可能以電磁幅射形式發(fā)射出去，也可能通過電纜或電源線進行傳導。治理EMI問題已成為電力電子技術、電力系統(tǒng)等領域不可缺少的重要組成部分，電磁兼容（EMC）問題已成為當前研究的熱點課題。

為消除EMI的影響，許多國家設立了專門機構，如美國的聯(lián)邦政府通信委員會（FCC，federal communications commission ) ，德國的（VDE，verbena detacher electrotechniker ) 等。它們都遵循國際無線電干擾特別委員會 (CISPR，international special committee on radio interference ) 的規(guī)定，制定自已國家的有關放射和測試過程標準，以限制電子設備的放射和控制設備的靈敏度。CISPR是國際電工委員會( IEC，international electro technical commission ) 的一個分會，于1934年成立，其主要職責是制定EMI標準。我國于1993年正式發(fā)布并于1994年開始實施《電能質(zhì)量－公用電網(wǎng)諧波標準》。

1979年，F(xiàn)CC采用新規(guī)定，以降低數(shù)字式產(chǎn)品的潛在干擾。數(shù)字式產(chǎn)品包括家庭和工業(yè)用計算設備，計算設備是指計算機和其它電子設備，它們采用了數(shù)字技術，產(chǎn)生并使用10kHz以上的時鐘脈沖和信號。根據(jù)這些設備的用途，又進一步分類：用于商業(yè)、工業(yè)和企業(yè)的設備屬于A類；那些輕便的一般為民用設備屬于B類。FCC的這些新規(guī)定，立即引起生產(chǎn)廠家對EMI的極大關注。加入WTO后，要把電子產(chǎn)品銷往國外，不但要了解有關EMI標準，還要知道用哪些測試方法和設備才能得到產(chǎn)品的EMI認可，從而采取相應的措施使它們符合EMI標準。本文在討論FCC、VDE、CISPR等EMI標準的基礎上，研究電源的電磁干擾標準與測試關系注意事項和如何選用這些標準。

2　FCC標準及測試

FCC 標準[1]及單位轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)見表1。表中AF表示天線系數(shù)，對于A類設備，測試過程可以獨立FCC而自行完成，但要提交測試結果， FCC保留了隨時抽樣測試的權力。一旦有人報告設備對EMI不合符標準，則必須對設備進行測試，并對廠家提交的測試結果進行審查。對于B類設備，限制比較嚴格，必須提交一個樣品供測試之用。在對設備按FCC標準進行EMI指標測試時，需注意下列幾點：

(1)　為便于和FCC的規(guī)定比較，傳導放射測量使用的分辨帶寬不能小于10kHz；

(2)　在傳導放射測量時，F(xiàn)CC只要求測出設備6個*大EMI信號電平，即使它們未超出規(guī)定的界限；

(3)　對于傳導放射的測量，如果信號是寬帶的，規(guī)定的界限可放寬13dB。為了利用這一有利條件，必須先對信號分類，看是窄帶還是寬帶；

(4)　對待測設備做輻射測量時，F(xiàn)CC標準規(guī)定要使用精心設計的測試環(huán)境，使場地內(nèi)的反射*少，在放射信號必須通過的路徑不能有障礙物，而且要考慮到天線會接收到4.7 dB 的附加信號，這些附加信號是由于地面反射造成的（理想的地面反射為6dB）。

(5)　在FCC的規(guī)定中，輻射測量使用的分辨帶寬不能小于100kHz，和傳導放射的測量一樣，也要記錄6個*大的讀數(shù)，設備的方位也要記下來，以便在修改設計方案、檢查其對輻射EMI特性的影響時能準確地重復以前的測試條件。

(6)　一般情況下，用準峰值檢波器測出的數(shù)值偏低，因此，用峰值檢波方式測出的數(shù)值作為EMI測試是否通過的依據(jù)，對相容性的保險系數(shù)更大[2]。

表1　　FCC 標準及單位轉(zhuǎn)換

3　VDE和CISPR標準及測試

VDE和CISPR兩個標準及測試條件基本相同[3]，將它們放在一起討論。VDE傳導放射標準和輻射標準分別見表2和表3。表2中LISN表示線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)路(line impedance stabilization network)，VDE和CISPR測傳導放射時，VDE和CISPR采用有別于FCC的LISN電路，其輸入阻抗為150 ；而FCC采用的LISN電路，其輸入阻抗為50 。VDE和CISPR規(guī)定傳導測試下限頻率為10kHz，而FCC規(guī)定為450kHz，這三種標準規(guī)定上限頻率都是30MHz。輻射測試頻率范圍，VDE和CISPR規(guī)定為10kHz~1000 MHz；而FCC規(guī)定為30MHz~1000 MHz。

表2　VDE傳導放射標準

VDE和CISPR不接受廠家提供的測試數(shù)據(jù)，而美國的FCC則承認廠家提供的測試數(shù)據(jù)和鑒定結果，因為廠家的測試保證了測試站不會發(fā)現(xiàn)比規(guī)定的界限更高的EMI電平。由測試站進行的正規(guī)測試事實上是一種獨立的產(chǎn)品質(zhì)量認定，VDE要對產(chǎn)品可能對**性造成的危害都加以評估。這是一種比較穩(wěn)妥的辦法，因為這種測試包括了所有的潛在危害，其中也包括EMI對通信業(yè)務的影響。

VDE和CISPR的規(guī)定分許多種，有的適應于工業(yè)產(chǎn)品和科學儀器，有的適應于消費型設備(如手持電動工具等)。對于計算設備，VDE的規(guī)定又分為A、B、C三類，其中A、C類規(guī)定對經(jīng)常要搬動的設備進行了限制；B類規(guī)定對民用和通信設備進行了限制，還涉及通信業(yè)務的**，因而更為嚴格。

VDE規(guī)定在某種意義講，適合于測試過程和設備性能易發(fā)生變化的場合。測試單個產(chǎn)品時，測得的EMI電平必須比規(guī)定指標低2dB以上才算合格。其后重新測試時，如測得的EMI電平比規(guī)定指標高出2dB以上，則認為是超標準。對大量的設備進行測試時，則采用統(tǒng)計技術，保證在80%的被測試產(chǎn)品中，有80%以上產(chǎn)品被確認是在規(guī)定的指標以下。

表3　VDE輻射放射標準

4　諧波電流、電壓限值

表4列出了CISPR標準中有關電力電子裝置和其它非線性負載用戶，允許注入電網(wǎng)的諧波電流限值。該表適合于電壓等級為2.4~69kV，其中ISC / I1　為公共連接點(PCC) 短路電流與基波電流之比，偶次諧波限值為表4中奇次諧波限值的25%[4]，Ih / I1為第h次諧波電流與基波電流之比。表5為供電電網(wǎng)須保證電壓波形質(zhì)量的諧波電壓限值，不僅適用于三相系統(tǒng)，也適用于單相系統(tǒng)，其中Vh / V1為第h次諧波電壓與基波電壓之比。現(xiàn)將表4、表5中有關定義說明如下：

(1) PCC畸變電壓Vh 取決于交流電源內(nèi)阻抗

和注入的諧波電流值，對于基波角頻率 下的第h次諧波，其PCC畸變電壓有效值為：

(1)

式中Ih為注入電網(wǎng)的第h次諧波電流有效值。

(2) ISC 是電源提供給故障點的短路電流有效值，當PCC三相短路時：

(2)

式中VS 是電源相電壓有效值。ISC越大說明PCC交流系統(tǒng)的容量越大。

(3)　 電流總諧波畸變率為

THDi =

(3)

從表4中可知：THDi允許值隨供電容量(ISC / I1) 的增加而增加。表6列出了我國有關公用電網(wǎng)諧波電壓限值的規(guī)定， HRVh表示各次諧波電壓含有率，有下列關系式：

(4)

在允許諧波電壓含有率情況下，ISC / I1越大，Ih / I1比值也可更大些，因此，由表4和表6可得出這樣的結論：諧波電壓的限值和諧波電流的限值是隨供電容量(ISC / I1) 的增加而允許增加的，這一點對于診斷電氣產(chǎn)品EMI是否達標是很有益處的。THDV為電壓總諧波畸變率定義為：

THDV =

(5)

表4　CISPR__519　PCC諧波電流限值 (Ih / I1) %

表5 CISPR__519　PCC諧波電壓限值 (Vh / V1) %

表6　公用電網(wǎng)諧波電壓(相電壓)限值

5　信息設備GB9254傳導干擾標準

當電氣設備使用場合已確定時，該設備的EMI標準就得按使用場合所在行業(yè)的EMI標準來衡量。例如，某開關電源用在信息行業(yè)，則這個開關電源就作為信息設備，使用信息行業(yè)EMI標準來診斷[5]，即引用GB9254(相當于EN5502)A或B級標準。對于GB9254傳導干擾A和B級標準分別見表7和表8。使用表7、表8時，在過渡頻率(0.5MHz) 處應采用較低的限值；使用表8時，在0.15MHz~0.50MHz頻率范圍內(nèi)，限值隨頻率的對數(shù)呈線性減小。

6 結束語

本文討論了FCC、VDE、CISPR等EMI標準的有關內(nèi)容、并對這些標準進行比較，找出它們的異同之處，特別強調(diào)了電源的電磁干擾標準與測試關系中應該注意事項和如何選用這些標準。在我國已加入WTO的今天， 電源的電磁干擾標準與測試關系的研究將有助于國內(nèi)廠家更多了解EMC問題，使其生產(chǎn)的產(chǎn)品能順利地通過EMI指標測試，有利于提高我國電子產(chǎn)品和電氣設備在國際上的競爭力。為了保護電磁設備和供電電網(wǎng)不被EMI信號所干擾，CISPR的建議也在不斷完善和修改，以便反映出新的要求和需要，這就要求我們進一步熟悉和不斷研究這些標準，以便更好地與國際接軌。