Обеспечение соответствия требованиям сертификации CE: тестирование на гармоники и мерцание светодиодных драйверов и светильников.

Резюме
Для светодиодных драйверов и различных осветительных приборов, экспортируемых на рынок ЕС, директива CE-EMC предписывает два критически важных теста: измерение гармонических токов, колебаний напряжения и мерцания. Соответствующие стандарты — GB 17625.1 (идентичный IEC 61000-3-2) и GB 17625.2 (идентичный IEC 61000-3-3). Без стандартизированных и высокоточных анализаторов гармоник и мерцания для предварительной проверки и типовых испытаний продукция может столкнуться с такими рисками, как задержание на таможне, несоответствие при выборочной проверке на рынке и недействительные сертификаты. LISUN В качестве основного объекта исследования выбрана система анализа гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3. В данной работе подробно анализируется аппаратная часть, основные технические параметры и применимость к стандартам всего испытательного оборудования. Разработаны стандартизированные процедуры тестирования светодиодных драйверов и светильников для внутреннего и наружного освещения, а также продемонстрированы преимущества системы с точки зрения соответствия стандартам посредством сравнительной таблицы аппаратных параметров. Представлено полное справочное руководство для предприятий светотехнической отрасли и сторонних испытательных лабораторий по созданию стандартизированных платформ для тестирования гармоник и мерцания.

Введение

В системе сертификации CE ЕС электромагнитная совместимость является обязательным требованием для выхода на рынок осветительной продукции. Тесты качества электроэнергии на низких частотах охватывают излучение гармонических токов, колебания напряжения и мерцание. Осветительное оборудование классифицируется как оборудование класса C в соответствии со стандартом IEC 61000-3-2 со специальными требованиями к пределу гармоник. Диммируемые светодиодные светильники подвержены риску несоответствия требованиям из-за мерцания, вызванного динамическими изменениями нагрузки. Обычные настольные анализаторы мощности не могут воспроизвести эталонное сопротивление сети и чистый, неискаженный переменный ток, указанные в стандартах, поэтому их данные испытаний не принимаются для сертификации. Если предприятия используют простые приборы для самотестирования, возникнут большие расхождения между результатами предварительных испытаний и данными сторонних лабораторий, что приведет к увеличению циклов исправления ошибок в НИОКР и повторным затратам на сертификацию.

LISUN LSHF61000‑3‑2/3 Система тестирования гармоник и мерцания Это комплексное решение для сертификации электромагнитной совместимости (ЭМС), разработанное для однофазных маломощных электрических устройств. Полный комплект состоит из трех профессионально подобранных приборов: анализатора гармоник и мерцания LSHF61000-3-2/3, сети импеданса мерцания LSAIF-503 и источника переменного тока с низким уровнем искажений LSP-1KVAC-HF. Его аппаратная архитектура, алгоритм измерения и поддерживающее программное обеспечение полностью соответствуют всем техническим пунктам GB 17625.1 и GB 17625.2. Он позволяет проводить полные испытания на гармоники и мерцание для светодиодных драйверов, панельных светильников, прожекторов и интеллектуальных диммируемых светильников в рамках одного рабочего процесса, а также выводить исходные тестовые кривые и отчеты об оценке «пройдено/не пройдено», доступные для подачи заявки на сертификацию CE. Он применим в научно-исследовательских лабораториях, цехах контроля качества и сторонних испытательных учреждениях светотехнической отрасли.

Состав аппаратной части и логика соответствия стандартам системы анализа гармоник и мерцания.

Полная цепочка испытаний на гармоники и мерцание должна включать в себя блок питания, стандартный блок имитации импеданса сети и высокоточный блок измерения и анализа. Ни один из этих трех компонентов не может быть исключен. Несоответствие любого из аппаратных компонентов напрямую приведет к искажению результатов испытаний. LISUN Система анализа гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3 имеет интегрированную конструкцию полного комплекта. Три прибора откалиброваны для совместной работы на заводе, поэтому пользователям не нужно вручную настраивать синхронизацию между импедансной сетью, источником питания и анализатором. На аппаратном уровне она соответствует требованиям национальных стандартов и международных стандартов IEC.

Основным устройством является анализатор гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3, выполняющий функцию ядра системы сбора и обработки данных. Он соответствует требованиям к точности класса 1 для приборов измерения гармоник, указанным в GB 17625.1. Встроенные предустановленные программы позволяют автоматически классифицировать тестируемое устройство (DUT) по категориям A/B/C/D и задавать специальные пределы гармоник для осветительных приборов категории C. Он синхронно вычисляет 0–50 отдельных гармонических токов, общее гармоническое искажение THDI, коэффициент мощности, POHC и другие ключевые показатели. Модуль измерения мерцания строго следует правилам расчета GB 17625.2, автоматически вычисляет dt, dc, dmax, Tmax, кратковременное мерцание Pst и долговременное мерцание Plt, и выдает заключение «пройдено/не пройдено» путем сравнения со стандартными пределами без ручного преобразования.

Второй вспомогательный элемент — это импедансная сеть LSAIF-503, критически важный компонент для воспроизведения характеристик общественной низковольтной сети. Стандарт определяет импеданс линии 0.24 Ом + j0.15 Ом для фазного провода и 0.16 Ом + j0.10 Ом для нейтрального провода. Импедансная сеть поддерживает максимальный непрерывный ток 16 А, полностью соответствуя диапазону входного тока светильников и светодиодных драйверов. Без этой импедансной сети невозможно имитировать реальные колебания нагрузки в сети. Измеренные значения Pst и Plt могут отличаться более чем на 30 %, и протоколы испытаний не будут приняты органами по сертификации.

Третий вспомогательный прибор — это источник переменного тока LSP-1KVAC-HF с низким уровнем искажений, используемый в качестве стандартного источника питания для светодиодных светильников и драйверов. Он обеспечивает выходной сигнал со сверхнизким уровнем искажений, регулируемым напряжением от 0 до 300 В и настраиваемой частотой в диапазоне от 45 Гц до 65 Гц. Он может имитировать стандартные условия электросети 230 В/50 Гц стран ЕС и исключать помехи, вызванные гармониками и колебаниями напряжения в сети. Таким образом, электрические сигналы, собираемые анализатором гармоник и мерцания, исходят только от тестируемого устройства, и исключаются ошибки измерения, связанные с внешней электросетью.

Таблица 1. Аппаратные параметры и требования соответствия национальным стандартам. LISUN Система анализа гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3

Как показано в сравнении параметров, каждый прибор в составе полной системы анализатора гармоник и флуктуаций удовлетворяет всем обязательным требованиям двух стандартов. Приобретение только одного анализатора или обычного источника питания с частотным преобразователем не позволит создать полностью соответствующую требованиям испытательную цепочку, что приведет к отсутствию аппаратных индикаторов и чрезмерным ошибкам измерений. Только полная согласованная система может обеспечить соответствие всем требованиям. LISUN Система испытаний может быть непосредственно применена для типовых испытаний осветительных приборов.

Стандартизированная процедура испытаний на гармоники и мерцание CE, основанная на системе анализа гармоник и мерцания для светодиодных драйверов и светильников.

Предварительные испытания на соответствие стандартам или типовые испытания осветительных приборов с использованием LISUN Анализатор гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3 включает пять основных этапов: предварительная обработка образца, подключение и отладка системы, гармонический анализ в установившемся режиме, динамический анализ мерцания, хранение данных и экспорт отчетов. Встроенные стандартные программы запускаются автоматически, что снижает вероятность ошибок, связанных с ручным управлением.

Первый этап — предварительная обработка образцов и настройка рабочих условий. Подберите светодиодные источники света и соответствующие нагрузки в соответствии с условиями практического применения. Для диммируемых светильников подготовьте тесты при уровнях глубокого диммирования 100 %, 50 % и 10 %. Подготовьте не менее трех параллельных образцов для каждого тестируемого устройства. Запишите номинальную мощность, входное напряжение и категорию изделия (осветительное оборудование категории C) в качестве основной информации для архива результатов испытаний.

Второй этап — это монтаж и отладка всей системы анализатора гармоник и мерцания. Подключите выход источника переменного тока LSP‑1KVAC‑HF к входному терминалу сети импеданса мерцания LSAIF‑503. Подключите выход сети импеданса к драйверу светодиодов или тестируемому светильнику. Соедините терминалы измерения напряжения и тока сети импеданса с анализатором гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3. Запустите соответствующее программное обеспечение для ПК, проверьте связь системы. Установите напряжение питания на 230 В и частоту на 50 Гц. Подтвердите синхронизацию времени между сетью импеданса, источником питания и анализатором, а также проверьте показания Urms и Irms в реальном времени в программном интерфейсе.

Третий этап — это стационарное гармоническое тестирование в соответствии с IEC 61000-3-2. В программном обеспечении Harmonics and Flicker Analyzer запускается стандартная программа для осветительного оборудования категории C. Перед началом сбора данных необходимо обеспечить работу тестируемого устройства в течение 30 минут под полной нагрузкой для достижения термической стабильности. Прибор автоматически записывает значения тока 0–50 гармоник, общее гармоническое искажение THDI, коэффициент мощности PF, POHC и другие параметры. Программное обеспечение оценивает соответствие установленным гармоническим пределам для светильников категории C и отмечает выходящие за пределы допустимых значений значения для 3-й, 5-й и 7-й гармоник, которые чувствительны к осветительным приборам, помогая инженерам НИОКР выявлять дефекты цепей коррекции коэффициента мощности и фильтров.

Четвертый этап — динамическое тестирование мерцания в соответствии со стандартом IEC 61000-3-3. Включите режим долговременного сбора данных о мерцании для диммируемых светильников и устройств с периодическим переключением. Установите продолжительность теста на 2 часа, чтобы получить индекс долговременного мерцания Plt. Анализатор гармоник и мерцания непрерывно записывает кривые колебаний напряжения и значения dt/dc/dmax и автоматически проверяет, выполняются ли условия кратковременного мерцания Pst ≤1.0 и долговременного мерцания Plt ≤0.65. Для недиммируемых светильников с фиксированной яркостью период тестирования можно сократить до 10 минут только для измерения Pst, чтобы повысить эффективность тестирования.

Пятый шаг — это хранение данных и экспорт отчета, ориентированного на соответствие стандартам CE. После завершения испытаний программное обеспечение анализатора гармоник и мерцания может одним щелчком мыши экспортировать исходные диаграммы волновых форм, таблицы значений гармоник и кривые тренда мерцания. Файлы содержат полную прослеживаемую информацию, включая модель прибора LSHF61000-3-2/3, номер стандарта, информацию об образце и метку времени испытаний. Сторонние органы по сертификации могут напрямую использовать эти наборы данных для выдачи сертификатов CE-EMC без повторных испытаний.

Анализатор гармоник и мерцания LSHF61000-3

Типичные проблемы при тестировании светодиодной продукции и способы их решения с помощью анализатора гармоник и мерцания.

В ходе испытаний светодиодных драйверов и светильников по стандарту CE часто выявляются два основных несоответствия: чрезмерный гармонический ток и превышение допустимого значения мерцания Pst. LISUN Анализатор гармоник и мерцания LSHF61000‑3‑2/3 позволяет точно определять первопричины и предоставлять количественные данные для устранения неполадок в рамках научно-исследовательских работ.

Из-за несоответствия гармоническим параметрам большинство маломощных драйверов светодиодов не оснащены активными схемами коррекции коэффициента мощности (PFC), что приводит к превышению токов гармоник 3-го и 5-го порядков в соответствии с ограничениями категории C. Анализатор гармоник и мерцания может экспортировать гистограммы для каждой гармонической составляющей, наглядно отображая выходящие за пределы допустимых порядки гармоник и амплитуды тока. Инженеры-разработчики могут корректировать схемы управления входным фильтром и PFC на основе измеренных данных. Сценарии глубокого затемнения приводят к более высоким гармоническим искажениям при низкой яркости. Прибор поддерживает сегментированное хранение данных при нескольких уровнях яркости, что позволяет инженерам сравнивать изменения гармоник при разных уровнях затемнения и оптимизировать логику управления диммируемыми драйверами.

Для устранения мерцания светильники с интеллектуальным диммированием и сегментными выключателями генерируют мгновенные переходные процессы тока нагрузки и вызывают колебания напряжения в стандартной сети импеданса. Традиционные анализаторы выдают только конечные значения Pst и не могут фиксировать переходные колебания. Данный анализатор гармоник и мерцания регистрирует кривые изменения напряжения в течение всего времени, определяет события, связанные с выключателями или диммированием, вызывающие переполнение цепи мерцания, и помогает инженерам оптимизировать схемы с постоянным выходным напряжением и добавить буферные схемы для подавления скачков тока, чтобы устранить несоответствие требованиям по мерцанию на источнике.

Полная система также поддерживает пакетный входной контроль на производственных линиях. Операторы контроля качества могут напрямую запускать встроенные стандартные процедуры, не осваивая сложные стандартные тексты. Полная оценка гармоник и мерцания выполняется автоматически после подключения образцов. Некачественные полуфабрикаты драйверов могут быть быстро проверены, что позволяет избежать дефектов ЭМС, обнаруженных после окончательной сборки, и сократить производственные потери.

Заключение

Для светодиодных драйверов и осветительных приборов, экспортируемых в ЕС, обязательным условием для соответствия требованиям сертификации CE является использование полностью согласованной испытательной платформы для анализа гармоник и мерцания. Один измерительный прибор не может воспроизвести условия питания, импеданса и измерения, определенные в стандартах GB 17625.1 и GB 17625.2. LISUN LSHF61000‑3‑2/3 Система тестирования гармоник и мерцания Включает в себя блок гармонического анализа, стандартную импедансную сеть и источник чистого переменного тока с низким уровнем искажений. Его аппаратное обеспечение полностью соответствует требованиям национальных стандартов и соответствующих стандартов IEC. Предварительно установленные специализированные тестовые программы для осветительных приборов категории C позволяют выполнять комплексные испытания на гармонические колебания в установившемся режиме и динамическое мерцание, предоставляя исходные наборы данных и отчеты об оценке, приемлемые для целей сертификации.

Для научно-исследовательских предприятий в области освещения, цехов контроля качества продукции и сторонних испытательных лабораторий внедрение этого анализатора гармоник и мерцания способствует устранению несоответствий на ранних этапах, снижает риски несоответствий при отборе проб для экспорта и процедурах сертификации CE, ускоряет циклы запуска новых продуктов и сокращает дополнительные затраты, связанные с повторными лабораторными испытаниями сторонних организаций. Он служит стандартизированным решением для тестирования светодиодной продукции, обеспечивающей доступ на рынок Европейского Союза.