外部电源产品的谐波电流测试

周 睿，霍宏艳

（1.国家市场监管总局机关服务中心，北京 100088；2.北京泰瑞特检测技术服务有限责任公司，北京 100015）

0 引言

外部电源（External Power Supply，EPS）是将市电电源转换成不同的电压、自身具有物理外壳且与作为负载的单独设备一起使用的设备。常见的外部电源产品包括用于音视频产品和信息技术产品的电源适配器、开关电源等。其工作原理是：工作频率为50 Hz 的交流电源经可控制的整流器件给存贮电容器充电，通过高频脉冲宽度调制信号控制开关管输出所需的多个直流电源，通过控制脉冲占空比达到稳定输出的目的。在电压变换的过程中，由于非线性元器件的使用，产生大量工作频率的三次及高次谐波的分量。较大的谐波电流分量可能造成系统电源电压畸变、过零噪声、中性线过热以及变压器温升过高等问题。考虑到外部电源大量应用于现代电子电器设备，对其产生的谐波电流进行有效评估和控制具有重要意义[1]。

1 GB 17625.1—2022 标准关于外部电源的要求

《电磁兼容 限值 第一部分：谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16 A）》（GB 17625.1—2022）国家标准[2]已于2022 年12 月29 日发布，将于2024年7 月1 正式实施。该标准适用于准备接入公用低压配电系统的每相额定输入电流不大于16 A 的电气和电子设备，旨在对其产生的工作频率（50 Hz）的2 ～40 次谐波分量进行评估[3]。标准明确提出在对外部电源产品进行设备分类时，应根据使用说明按其指定服务的设备类型对EPS 进行设备分类。为特定型号设备设计的EPS，应和特定型号的设备按照针对设备的特定试验条件一起试验。为一种或多种通用类型设备（如一盏灯或一件器具）以及不是为特定型号设备（如由特定制造商制造的灯具或特定品牌的厨房搅拌器）设计的EPS，应使用与使用说明中规定设备性能接近的负载或模拟负载进行试验。这些被供电设备的类型应按GB 17625.1—2022标准第5 章要求分类，EPS 应满足相应分类的限值要求。

2 设备的分类

GB 17625.1—2022 标准将设备分为A、B、C、D 共4 个等级。A 类设备主要包括平衡的三相设备、家用电器、音视频产品及其他未规定为B、C、D 类的设备，B 类设备包括便携式工具和不属于专用设备的电弧焊设备，C 类设备为照明设备，D 类设备包括功率不大于600 W 的个人计算机、个人计算机显示器和电视接收机等。设备的分类主要考虑被测设备对供电系统的影响，包括在用设备的数量、使用持续时间、使用同时性、消耗的功率以及谐波频谱等。不同类别的设备所对应的谐波电流发射限制不同。表1 分别给出了A 类设备和D 类设备的限值，A 类、D 类设备最大允许的第3 ～39 次奇次谐波电流限值一致，但D 类设备还规定每瓦允许的最大谐波电流（选两者中的最小者）；对A 类设备规定了最大允许的偶次谐波电流，而D 类设备无偶次谐波电流限值要求。

表1 A 类设备和D 类设备的限值

对EPS 进行谐波电流测试，限值分类应根据其指定服务的设备类型来选择。由于所应用的限值不同，为不同类型设备供电的EPS，其谐波电流测试结论可能存在差异。例如，某型号EPS 的2 次谐波电流测量值为1.09，当该EPS 为A 类设备供电，则按照A 类设备限值判定该EPS 谐波电流发射值超出限值要求，应判定为谐波电流发射不符合标准要求；而当该EPS 为D 类设备供电，由于D 类设备对偶次谐波电流无限值要求，则可判定该EPS 谐波电流发射值符合标准要求。再如，某型号EPS 的实测有功功率为600 W，三次谐波电流为2.2 A，当该EPS 为A 类设备供电，则按照A 类设备限值判定该EPS 谐波电流发射值未超出限值要求，应判定为谐波电流发射符合标准要求；而当该EPS 为D 类设备供电，由于D 类设备每瓦允许的最大三次谐波电流为3.41 mA·W-1，则其三次谐波电流限值应为2.05 A，则按照D 类设备限值判定该EPS 谐波电流发射值超出限值要求，应判定为谐波电流发射不符合标准要求。

3 验证试验

为了验证为不同类型设备供电的EPS 谐波电流测试结果差异，文章进行了验证试验。

3.1 为非特定型号设备设计的EPS 实测示例1

受试样品为某型号开关电源，供电电压为交流220 V，供电电流为2.5 A。分别在以下两种试验条件下对该开关电源进行谐波电流检测：第一，受试开关电源匹配服务器进行试验，服务器按照标准附录B 要求调整工作状态，测试结果如图1 所示；第二，受试开关电源匹配个人计算机进行试验，个人计算机按照标准附录B 要求调整工作状态，测试结果如图2 所示。

图1 开关电源匹配服务器谐波电流测试结果

图2 开关电源匹配个人计算机谐波电流测试结果

在试验条件一下，EPS 为服务器供电，依据GB 17625.1—2022 标准，服务器属于A 类设备，故该EPS 应依据A 类限值进行判定。从图1 可以看出，受试样品2 ～40 次谐波电流均满足限值要求，测试结论为合格。在试验条件二下，EPS 为个人计算机供电，依据GB 17625.1—2022 标准，个人计算机属于D 类设备，故该EPS 应依据D 类限值进行判定。从图2 可以看出，EPS 多个奇次谐波电流发射超过标准限值，测试结论为不合格。

3.2 为非特定型号设备设计的EPS 实测示例2

受试样品为某型号电源适配器，供电电压为交流220 V，供电电流为1.7 A。分别在以下两种试验条件下对该开关电源进行谐波电流检测：第一，受试电源适配器匹配笔记本电脑进行试验，笔记本电脑按照标准附录B 要求调整工作状态，测试结果如图3 所示；第二，受试电源适配器匹配发光二极管（Light Emitting Diode，LED）台灯进行试验，LED台灯按照标准附录B 要求调整工作状态，测试结果如图4 所示。

图3 电源适配器匹配笔记本电脑谐波电流测试结果

图4 电源适配器匹配LED 台灯谐波电流测试结果

在试验条件一下，EPS 为笔记本电脑供电，依据GB 17625.1—2022 标准，笔记本电脑属于D 类设备，故该EPS 应依据D 类限值进行判定[4]。从图3可以看出，受试样品实测有功功率≤75 W，谐波电流发射无适用限值，测试结论为合格。

在试验条件二下，EPS 为LED 台灯供电，依据GB 17625.1—2022 标准，LED 台灯属于C 类设备，故该EPS 应依据C 类限值进行判定。从图4 可以看出，EPS 多个奇次谐波电流发射超过标准限值，测试结论为不合格。

结合上述试验结论可以发现，由于指定服务的设备本身谐波电流发射水平不同、谐波抑制设计方案多样，同一外部电源产品在匹配不同设备进行谐波电流发射试验时，实测有功功率不同，各次谐波电流值也不尽相同，且由于所依据的判定限值不同，甚至出现了测试结论不一致的情况[5]。

4 结语

根据国家市场监督管理总局2023 年发布的《强制性产品认证目录描述与界定表》，音视频设备配套的电源适配器（0807）、信息技术设备/电信终端设备配套的电源适配器（0907）、计算机/服务器内置开关电源（0907）均属于国家强制性产品认证（CCC 认证）目录范围，在进行型式试验过程中需依据GB 17625.1—2022 标准进行谐波电流发射检测。由于同一外部电源产品可能为多种不同设备类型的整机产品供电，故外部电源制造商或经销商应在使用说明中特别指明能为哪些类型设备供电，以免检测机构使用不适合的整机负载或应用限值对产品的谐波电流发射水平进行评估。此外，对于使用外部电源产品的其他强制性认证目录范围内的整机产品，在进行产品认证过程中，应对使用和报备的外部电源谐波分类进行识别，选择相同设备分类或限值更加严格的设备分类的外部电源产品，以免影响整机产品谐波电流的检验结论。