1引言

作為供電電源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要的同時，電力電子裝置不可防止地易出現(xiàn)非正弦波形，造成電磁干擾(EMI)。電磁干擾向電網注入整倍數(shù)的基波頻率的諧波電流，造成電網電壓畸變；還會對電氣設備出現(xiàn)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，federalcommunicationscommission)，德國的（VDE，verbenadetacherelectrotechniker)等。它們都遵循國際無線電干擾特別委員會(CISpR，internationalspecialcommitteeonradiointerference)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，internationalelectrotechnicalcommission)的一個分會，于1934年成立，其重要職責是制定EMI標準。我國于1993年正式公布并于1994年開始執(zhí)行《電能質量－公用電網諧波標準》。

1979年，F(xiàn)CC采用新規(guī)定，以降低數(shù)字式產品的潛在干擾。數(shù)字式產品包括家庭和工業(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，出現(xiàn)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)和公司的設備屬于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，立即引起生產廠家對EMI的極大關注。加入WTO后，要把電子產品銷往國外，不但要了解有關EMI標準，還要了解用什么測試方法和設備才能得到產品的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，研究測試注意事項和如何選用這些標準。

2FCC標準及測試

FCC標準[1]及單位轉換數(shù)據(jù)見表1。表中AF表示天線系數(shù)，關于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，F(xiàn)CC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。關于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個最大EMI信號電平，即使它們未超出規(guī)定的界限；

(3)關于傳導放射的測量，假如信號是寬帶的，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，使場地內的反射最少，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4.7dB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，和傳導放射的測量相同，也要記錄6個最大的讀數(shù)，設備的方位也要記下來，以便在修改設計方法、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1FCC標準及單位轉換

3VDE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)定網路(lineimpedancestabilizationnetwork)，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~1000MHz；而FCC規(guī)定為30MHz~1000MHz。

表2VDE傳導放射標準

VDE和CISpR不接受廠家供應的測試數(shù)據(jù)，而美國的FCC則承認廠家供應的測試數(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品質量認定，VDE要對產品可能對安全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)產品和科學儀器，有的適應于消費型設備(如手持電動工具等)。關于計算設備，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)務的安全，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%的被測試產品中，有80%以上產品被確認是在規(guī)定的指標以下。

表3VDE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為供電電網須保證電壓波形質量的諧波電壓限值，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?，F(xiàn)將表4、表5中有關含義說明如下：

(1)pCC畸變電壓Vh取決于交流電源內阻抗

和注入的諧波電流值，關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為注入電網的第h次諧波電流有效值。

(2)ISC是電源供應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)的新增而新增。表6列出了我國有關公用電網諧波電壓限值的規(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)的新增而允許新增的，這一點關于診斷電氣產品EMI是否達標是很有益處的。THDV為電壓總諧波畸變率含義為：

THDV=

(5)

表4CISpR__519pCC諧波電流限值(Ih/I1)%

表5CISpR__519pCC諧波電壓限值(Vh/V1)%

表6公用電網諧波電壓(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按時，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。關于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，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標準的有關內容、并對這些標準進行比較，找出它們的異同之處，特別強調了測試注意事項和如何選用這些標準。在我國已加入WTO的今天，這些問題的研究將有助于國內廠家更多了解EMC問題，使其生產的產品能順利地通過EMI指標測試，有利于提高我國電子產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。

參考文獻

[1]呂洪國，現(xiàn)代網絡頻譜測量技術，[M]，北京：清華大學出版社，2000，71-95。

[2]DanielD.Hoolihan，EMCmeasurementuncertainty，ITEM2001，82-86。

[3]Nave,MarkJ.A,noveldifferentialmoderejectionnetworkforLISN.proceedingsofIEEEEMCSymposium,1989，102-107。

[4]張一工、肖湘寧，現(xiàn)代電力電子技術原理與應用，[M]，北京：科學出版社，1999，252-256。

[5]區(qū)健昌，EMI濾波器和開關電源防護設計(續(xù))，[J]，北京：安全與電磁兼容，2002，32-34。