전력망의 무결성 확보
IEC 61000-3-2 고조파 테스트 및 IEC 61000-3-3 플리커 측정
고조파는 계통 기본 주파수(일반적으로 50/60 Hz)의 정수 배 주파수를 갖는 전류 또는 전압입니다. 고조파는 부하가 비선형일 때 발생하며—흔히 SMPS(스위칭 모드 전원 공급 장치)가 해당—다양한 전력 품질 문제를 야기할 수 있습니다. 분석을 통해 어떤 고조파가 얼마만큼 존재하는지, 동작 상태에 따라 어떻게 변화하는지 파악할 수 있으며, 이것이 고조파 분석이 중요한 이유입니다. 이러한 상세 정보로 고조파의 근본 원인과 전력 계통에 미치는 위험을 모두 파악해 줍니다.
플리커는 전압과 전류가 짧은 시간 동안 변동하는 것을 의미합니다. 이는 주로 디바이스의 전력 소모가 급격히 변할 때 나타납니다. 고조파가 주기적 파형의 왜곡을 나타내는 반면, 플리커는 전력 계통에 가해지는 부하 수요의 시간적 변동에 가깝습니다. 전력 계통 및 연결된 장비 모두 안정적인 전력 공급을 전제로 하므로 플리커는 중요합니다. 디바이스가 빠른 전압 강하나 급격한 부하 변화를 반복적으로 유발할 경우 동일 전력망의 다른 디바이스에 방해를 일으킬 수 있습니다.
고조파 및 플리커 테스트의 주요 목적은 디바이스가 의도된 기능을 수행함을 입증하는 것이 아니라 전력망의 무결성을 저해하지 않음을 보장하는 것입니다. 디바이스가 "정상 작동"하더라도 주변 생태계와 부정적으로 상호작용할 수 있습니다.
고조파 및 플리커 컴플라이언스 테스트는 일반적으로 안정화된 AC 전원과 교정된 측정 도구를 갖춘 통제된 환경에서 수행됩니다.
제품이 컴플라이언스 테스트에 통과하지 못하는 흔한 이유는 다음과 같습니다.
- 비선형 전류 소모: 스위치 모드 전원공급장치는 전류를 짧은 순간에 집중적으로 소모하여 고조파 왜곡을 유발할 수 있습니다. 이러한 왜곡은 입력 필터링 또는 수동 보정으로 방지할 수 있습니다.
- 미흡한 PFC 동작: 고전력 장치(75 W 초과)에는 PFC(역률 보정) 회로가 포함되어야 합니다. PFC가 제대로 구현되지 않을 경우 저차 고조파를 유발하고 크레스트 팩터를 증가시켜 허용 기준치를 초과하는 방출을 유발할 수 있습니다.
- 시동 시 돌입 전류: 디바이스에 전원이 인가될 때 짧은 시간 동안 전류 스파이크가 발생할 수 있습니다. 이러한 스파이크는 정상 상태에서는 기준을 만족하더라도 고조파 전류 제한치를 초과할 수 있습니다.
- 전력 상태 전환: 임베디드 시스템은 동작 상태가 자주 변합니다. 이러한 전환 과정에서 고조파나 플리커가 발생할 수 있습니다.
전력 분석기 및 오실로스코프 는 불필요한 고조파 및 플리커를 검출할 수 있습니다. 전력 분석기에는 FFT(고속 푸리에 변환)를 수행하여 RMS(실효값) 및 위상각을 계산하는 고조파 모드가 탑재되어 있습니다. ZES Zimmer의 LMG 같은 전력 분석기는 최대 200차 고조파까지 분석이 가능합니다. 전류 고조파는 일반적으로 오실로스코프와 적절한 프로브를 사용해 측정합니다. 측정 결과는 일반적으로 그래픽 및 수치 형식으로 표시됩니다. 경우에 따라 오실로스코프에서 하나 이상의 고조파 규격 적합성을 검증하는 자동 테스트 를 지원하기도 합니다. 검증 및 적합성 평가 단계에서는 전력 분석기를 사용해 보고서를 작성하고 규격의 최대 한계값을 초과하는 고조파를 식별합니다.
