家电行业低功耗测试解决方案

fei10284 · 发表于 2017-9-20 08:47:58

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一、家电能效标签与待机功耗测试的关系

毫无疑问，在大家的日常生活中各式各样的家用电器为我们的生活带来了很多方便，近年来，大家在购买家电的时候，对产品的耗电量也越发的关注，然而面对各类花式能效标签，我们选择哪一款家电才能更加节能环保？

那么哪些家电具有中国能效标识呢？早在2005年，有关部门就着手进行能效标识的研究和推广工作。也就是说，最早的中国能效标识从2005年3月1日开始执行，在当时所涉及的产品只有冰箱和空调。后来，陆续加入了洗衣机、电热水器、电磁炉、电饭锅、平板电脑和微波炉等产品。而有的产品的能效标识如冰箱等等，历经几代的变革，能效等级的要求也在不断提高，从而形式了目前成为大家看到的能效标识。那么，而能效标识中，有的为3级能效，有的为5级能效，究竟这些数字代表着什么意义，用户又该如何选购呢？

1、能效标签是什么，从能效标签选家电靠谱吗？

能效标签也就是能源效率标识，是耗能产品的附件，表示产品能源效率等级等性能指标的一种信息标签，如图3.1所示，目的是为用户和消费者的购买决策提供必要的信息，能够引导和帮助消费者选择高能效节能产品。

图3.1 中国能效标签

从图3.1不难发现，中国能效标识分为5个等级，那么这个等级是如何区分的呢？

· 等级1表示产品达到国际先进水平，最节电，即耗能最低，能效比3.40以上；

· 等级2表示比较节电，能效比3.20~3.39；

· 等级3表示产品的能源效率为我国市场的平均水平，能效比3.00~3.19；

· 等级4表示产品能源效率低于市场平均水平，能效比2.80~2.99；等级5是市场准入指标，低于该等级要求的产品不允许生产和销售，能效比2.50~2.79。

能效比主要是指是在额定工况和规定条件下，空调进行制冷运行时实际制冷量与实际输入功率之比。即制冷能效比EER和制热能效比COP。

制冷量：空调主机实际制冷量。

输入功率：空调主机实际输入功率（耗电量）。

制冷量=C&TImes;M&TImes;ΔT=4.2&TImes;103 J/kg℃&TImes;M×（T回-T供）

M=Q×h=D×1h=1000Ckg

ΔT=（T回-T供）=（B-A）℃

该数值的大小反映出不同空调器产品的节能情况。能效比数值越大，表明该产品使用时所需要消耗的电功率就越小，则在单位时间内，该空调器产品的耗电量也就相对越少，如图3.2所示。

图3.2 能效等级说明

在能效比计算的过程中，空调实际输入功率的测试尤其重要，目前大部分厂家在家电行业功率测量的首选还是功率计，既能够完成对电压、电流、功率、能耗等基本功能的测试，又可以对输入端电压、电流进行谐波等初步分析和检测。

在家电的检测认证机构中，高精度功率计成为不可缺少的检测利器。ZLG致远电子的PA310功率计，基本功率精度可以达到0.1%，三通道可完成对三相交流电的测试，且最高500KS/s采样率，300KHz带宽，标配同步测量谐波（高达50次）与总谐波失真（THD），符合IEC61000-4-7谐波测量标准，能够解决目前变频家电行业因谐波引发的测试不精准的情况；配合本身对功耗和谐波的测试功能，利用可达100ms的快速数据更新周期能够完美实现对目前家电输入端的功率测试。

fei10284 · 发表于 2017-9-20 08:51:41

二、变频空调等变频家电测试的测试方案

越来越多的家电产品都采用了变频技术，那变频家电测试的难点到底在哪里呢？

全球气候变暖逐渐变成人们茶余饭后谈论的话题，不仅引起了大众的关注，工业界也行动起来，大力推进节能和使用替代能源。如由节能法、能源之星等组成的功耗削减举措对家电产品的运行模式就提出了要求。

这里我们以空调为例，来跟大家分享下变频家电的测试的难点到底在哪里呢？

越来越多的家电产品都采用了变频技术，在节约能耗的同时亦令产品的波形信号发生了畸变。而且由于变频的应用导致在家电运行过程中，频繁地改变工作状态，导致工作电流发生大范围变化，电流可从几十安降到几毫安。那么，到底什么样的仪器才能满足对空调等变频家电的测试测量要求呢？

1、测试难点

变频家电在节约能耗的同时亦令产品的波形信号容易发生畸变。这些畸变的波形都是非正弦信号，如脉冲波、三角波、矩形波、梯形波和脉冲波等，含有丰富的高频谐波分量。普通的功率计由于采样率与带宽限制，无法对高频成分进行准确测量，因此其测量值与真实值存在巨大差距。

一般的功率测量仪器在积分模式下只允许同一量程下进行功率测量，无法满足对变频家电功率的正确测量。

2、解决方案

那应该如何解决这些测量难点呢？致远电子PA300系列功率计具有以下特性：

· 最高500KS/s采样率，300KHz带宽；

· 标配同步测量谐波（高达50次）与总谐波失真（THD），符合IEC61000-4-7谐波测量标准；

· 在积分模式下能够自动切换量程，支持宽电流： 50μA~20A范围测量；

· 功率测量精度高达0.1%；

· 标配丰富的通信接口，USB Host、USB Device、GPIB、RS-232及以太网。

500KS/s采样率：根据奈奎斯特采样定律，仪器采样率要高于输入信号最高频率的两倍。致远电子功率计具有500KS/s的采样率，能够测量畸变的波形中丰富的高次谐波。

300KHz带宽：低带宽的功率计，信号中的高频成分被模拟前端电路滤除，从而造成能量丢失。致远电子功率计300KHz的带宽完全满足变频家电等新技术产品的功耗测量。

对于电网中波动的电压电流，该如何测量可再现的谐波测量结果？根据IEC61000-4-7标准的严格规定，谐波测量的频谱分析时间窗为10个周期，因此测量仪器必须能防止谐波分析时出现的频率混叠现象。同时，其采样频率需同步跟踪输入信号的基本频率，从根源上杜绝频谱泄露现象的产生。PA300系列功率计采用了纯硬件模拟滤波器与锁相环技术，避免了频率混叠与频谱泄露的发生。保证了谐波测量的可再现性。

PA300系列功率计采用全新的设计架构，在低功耗测量方面进行多项优化，具有更高的功率因数精度，非常适合于待机的功耗测量。而且高达50次的谐波分析功能为您更准确分析波形质量。同时，该系列功率计在积分模式下可以自动切换量程的功能为变频家电功率的准确测量提供了保障。

PA300系列功率计具有最高500KS/s采样率，300KHz带宽，针对变频家电采取的积分模式下可以自动切换量程的功能，并且支持宽电流的输入等特性对工作功耗的测试提供了可靠的功率测量解决方案。

fei10284 · 发表于 2017-9-20 08:52:40

三、电磁炉等大电流设备的测量解决方案

随着市场需求的增长，IH（感应加热）电磁炉以其更加安全的性能逐步取代了燃气灶具。IH电磁炉利用大电流产生强大的热电能并转化成热能。这样的大电流设备的测试测量又对测量仪器提出了怎样的要求呢？

“全电气化”在不知不觉中已经融入进了我们的生活，像厨房用具、热水器及其他家用设备均通过电力来驱动。随着市场需求的增长，IH（感应加热）电磁炉以其更加安全的性能逐步取代了燃气灶具。IH电磁炉利用大电流产生强大的热电能并转化成热能。

这样的大电流设备的测试测量又对测量仪器提出了怎样的要求呢？

1、测试要求

A、是否支持宽电流范围直接输入的功能？

B、测量项的精度是否可靠？可否实现监测和记录所有测试项目的数据，以便了解设备的工作状态？

随着家用设备的逐步改善，测量仪器的研制也是紧跟其后，广州致远电子的PA310功率计的设计完全考虑到了现代家电的变化趋势，可以为您在测量IH电磁炉这样的大电流设备时提供合适的解决方案。

2、解决方案

流经IH电磁炉的大电流可以直接输入到PA310，无需电流传感器或其他设备即可测量电压、电流、功率、谐波失真（THD）以及其他参数。

· 直接输入大电流：20Arms；

单分流器设计的功率计往往精度低，并且温漂非常大。PA310功率计采用了双分流器技术，电流可以直接输入量程从5mA-20A，无需电流传感器便可直接连接IH电磁炉与功率计。

· 高精度功耗测量：0.1%；

功率计的功率测量精度可达0.1%，由于双分流器技术的应用，可以保持分流电阻的温度稳态变化，降低温漂，可以实现从小电流到大电流测量时都能保证0.1%的功率测量精度。

最多可同时显示4个测量项，并且支持同步测量谐波（最高可达50次）和总谐波失真。且标配有专门的PAM上位机分析软件，监测和记录所有测试项目的数据。

PA310功率计独特的设计，不仅可以进行大电流设备直接测量，而且在大电流测量时仍能保证高达0.1%的基本精度。

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