电吹风谐波骚扰的EMI解决方案

摘  要
电吹风由于采用二极管半波整流调速，所产生的谐波电流造成的影响越发严重，现在国家强制 认证的“CCC”标准中对谐波的要求日益重视。电吹风谐波测试容易超标，该文对此进行了分析，建议采用 电热丝分压并对此进行了探讨。

关键词
电吹风，谐波，电热丝分压

1．引言
随着电子技术的高速发展，各种类型的用电设备越来越多，大部分设备实现了电子化、数字化，但是工作于不同频率的各种设备由于频繁地处于开或状态的转换，使电网电压大幅频繁的波动变化，不断产生着各种杂频谐波，尤其电吹风在工作时，由于其采用二极管半波整流调速，非线性电子元件产生大量偶次谐波电流，这些非线性的电能转换在电网中引入了大量谐波电流。它不仅使同一电网中其他用电设备受到干扰、产生故障，还会使电网的中线电流超载，影响输电能力。
为了适应我国加入世界贸易组织，确保电吹风在高起点、高水平的开发与生产，同时也为了有利于我国产品的出口和进行国际认证，我国对包括电吹风在内的家用小电器类产品实行强制性认证制度，即中国强制认证（CCC认证，也叫3C认证），只有通过安全与电磁兼容检测并加贴3C标志的产品，方可出口、出厂销售和在经营服务场所使用。其中包括：GB4343.1-2003《电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第1部分:发射》、GB17625.1-2003《电磁兼容  限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》，这2个标准都为强制性标准，厂家必须符合上面的要求。

2．电吹风谐波超标原因分析
国内小厂生产的电吹风质量较差，最近，山西省质量技术监督局公布了对毛发护理器具产品的质量监督抽查结果，共抽查了15批次的毛发护理器具，合格7批次，抽样合格率为46．67％。他们生产的电吹风95%都采用半波整流技术来达到调速目的，利用二极管的单相导电性能可以将电吹风中电机的工作电流减半。如图1所示：

图1  电吹风半波整流原理

但该方法中的二极管工作时，电流是单方向，


图2 电流方向

按照周期信号的特性，上述函数可以展开成傅立叶级数：
i （t ）＝I ［1/π＋(1/2)·Isinωt －(2/3π)·cos2ωt －(2/15π)·cos4ωt －(2/35π)·cos6ωt －……］

从上式可见，当工作在二极管的时候，流过电吹风的电流含有直流、基波电流和大量的偶次谐波电流。最终导致了电吹风的谐波电流超标。

GB17625.1-2003中，对不同的用电设备可用4种类别加以分类,不同类别的设备有不同的谐波电流限值：对称控制的、短时工作制家电设备（如电吹风等）按A类设备进行试验，其限值如表1所示。

表1 A类设备的谐波限值

谐波限值

3．电吹风谐波超标原因分析
测试时，采用谐波分析仪进行测量，测量电路如图 3 所示，电吹风采用低速高热档位，即使之处于二极管半波整流调速状态。最后，所测量的谐波电流值与标准给出的谐波电流限值进行比较。如果测量值在限值要求以内的电吹风，可以认为通过了谐波电流试验；如果测试结果超过限值，则需进行整改，重新测试，直到符合限值要求。图 4 给出了电吹风超标的例子。


图3 谐波试验布置图

图4 电吹风谐波超标图

图4 电吹风谐波超标图

4．抑制谐波的整改方法
面对谐波超标，可以采用电热丝分压，当选择不同的档位时，电压分别加载不同的电热丝处，达到调速、调温的目的。如图 5 所示。

图5 电热丝分压原理图

图5 电热丝分压原理图

图 5 中，电源进线旁的电容器为 Y 型滤波电容，连接在相线之间；开关 1 为调速档位开关，开关 2 为调温档位开关；发热丝与电机串联后联接市电中，起降压作用；另外的发热丝起调温作用。
当开关 1 不经过二极管时，输入电压全波加在电机上，风速为高速；当经过二极管后，输入电压经过发热丝调速，速度的大小可以通过电热丝电阻的变化来实现，风速为低速。这样可以避免二极管的半波整流，从而减少电吹风里面的谐波电流。
改进后的谐波电流频谱如图 6 所示：

图6 改进后谐波电流频谱图

图6 改进后谐波电流频谱图

5．展望
为了电网质量的控制及维护人体健康，世界发达国家都对本国及进口的电吹风产品实行严格的电磁兼容测试，我国也发布了与国际同步的国家标准，随着大家生活质素的不断提高，电吹风作为生活的必需品，也将不断推陈出新，用户在选择上将有更大的空间，但厂家如果不重视谐波电流，继续采用二极管半波调速，将对电网有较大的影响。按照3C的要求，电吹风必须符合谐波限值的要求，才能在市场上销售，因此，各厂家必须重视谐波超标这个问题，采用新技术，才能真正把产品做大做强，增强国际市场的竞争力。

参考文献
[1] GB4343.1-2003《电磁兼容 家用电器、电动工具和类似器具的要求 第1部分:发射》
[2] GB17625.1-2003《电磁兼容 限值 谐波电流发射限值（设备每相输入电流≤16A）》