Гармонический анализ в импульсных источниках питания

23.03.2016

Как было описано в измерительной задаче "Анализ качества электропитания для импульсных источников питания при помощи осциллографа" электрические сети электропитания не могут обеспечить идеальной синусоидальной формы тока, и она всегда содержит различного рода искажения и шум.
Импульсный источник питания, подключенный к сети питания, сам является для нее нелинейной нагрузкой. Формы напряжения и тока, соответственно, будут различными, и потребление тока будет приводить к появлению гармоник во входном токе. Чем больше устройств, содержащих импульсные источники питания, подключаются к электросети, тем больше суммарных гармонических искажений. Учитывая растущие требования на удовлетворение различным стандартам, входной анализ качества электропитания становится очень актуальным.

В настоящее время большинство источников питания должны удовлетворять европейскому стандарту EN61000-3-2 (IEC61000-3-2), который ограничивает уровень гармонических искажений на каждой гармонике для различных классов устройств.

Для проведения гармонического анализа электропитания импульсных источников питания рекомендуется использовать осциллограф, например Rigol серий DS6000, DS/MSO4000, DS/MSO2000; дифференциальный пробник, токовый пробник и программное обеспечение Rigol Ultra Power Analyzer.

Программное обеспечение Rigol Ultra Power Analyzer поддерживает предварительное тестирование для четырех таких классов устройств (Class A, Class B, Class C и Class D). Кроме того, пользователю доступен также выбор частоты питающей электросети (50 Гц, 60 Гц или 400 Гц); выбор отображения четных, нечетных или всех гармоник; способ графического отображения спектрального состава; тип окна БПФ (Blackman-Harris, Hanning или Hamming)..
В общей сложности Rigol Ultra Power Analyzer обеспечивает измерения гармоник до 40-го порядка.

Схема подключения осциллографа при измерении гармонических искажений и бросков тока на входе аналогична той, которая была приведена в измерительной задаче "Анализ качества электропитания для импульсных источников питания при помощи осциллографа". Т.е. подключаем дифференциальный пробник для наблюдения формы напряжения на один канал осциллографа, положительный вход пробника на силовую линию (L), отрицательный - на нейтраль (N). Токовый пробник используем для наблюдения формы тока и подключаем его на другой вход осциллографа, а головку пробника - на силовой провод (L).



При представлении в табличной форме в таблице представляются значение для каждой гармоники, которое должно быть по стандарту, реальное измеренное значение, удовлетворяет ли реальное значение стандарту, а также отображается суммарный коэффициент гармонических искажений (THD).



В окне графического представления можно выбрать два варианта: отображение только измеренного спектрального состава (БПФ) или измеренное значение гармоники (отображается зеленым цветом) совместно со значениями гармоник, указанном в стандарте (синий цвет).



При этом над спектром можно проводить такие действия, как сдвиг и увеличение фрагмента.

Для выполнения гармонического анализа импульсных источников питания в
программном обеспечении Rigol Ultra Power Analyzer надо выбрать закладку "Current Harmonics"