电磁兼容谐波电流发射测试与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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扈罗全 著

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• 电磁兼容
• 谐波电流
• 发射测试
• 电源质量
• 电磁干扰
• EMC测试
• 电力系统
• 谐波分析
• 测试技术
• 应用研究

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出版社： 华中科技大学出版社

ISBN：9787568015363

商品编码：29691978185

包装：平装

出版时间：2016-01-01

基本信息

书名：电磁兼容谐波电流发射测试与应用

定价：36.00元

作者：扈罗全

出版社：华中科技大学出版社

出版日期：2016-01-01

ISBN：9787568015363

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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谐波电流发射测试及其标准化修订工作发展变化非常迅速，本书结合工程应用实践经验，分析了谐波电流发射测试涉及的电磁兼容检测规约及其影响，谐波电流测试基本试验条件及要求，谐波电流限值的起源与应用等方面的内容，对电压变化、电压波动、谐波电流检测中的数据测量、不确定度评估，以及谐波电流测定能力验证等重要内容，进行了提炼和总结。本书可作为电力电类专业高年级本科生、研究生教材，也可作为高校教师、从事中国强制性产品认证的工程技术人员参考。

目录

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作者介绍

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扈罗全，男，1972年生，江苏宜兴人，博士，高级工程师，硕士研究生导师。1996年在四川大学获得学士学位，2004年在同济大学获得硕士学位，2007年在南京邮电大学获得博士学位。中国电子学会会员，全国电磁兼容标准化技术委员会低频现象分技术委员会委员。从事工程电介质材料，无线通信，电子电气类产品电磁兼容检测与研究，研究领域有：无线通信，电磁兼容，复杂电磁环境监控，测试计量技术等。

文摘

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序言

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电磁兼容性（EMC）的隐形杀手：谐波电流的追踪与净化 我们生活在一个日益电气化的时代，从家用电器到工业生产线，再到庞大的通信网络，无处不见电能的涌动。然而，当我们享受着电力带来的便利时，一种看不见的“噪音”——谐波电流，正悄然侵蚀着我们赖以生存的电网系统，对设备运行、电力传输乃至我们自身的健康构成潜在威胁。本书旨在深入剖析这一隐形杀手的本质，揭示其产生机制、传播途径，并提供一套系统性的解决方案，帮助工程师、技术人员和研究人员从源头控制并净化谐波电流，保障电力系统的稳定与安全。 第一章：揭开谐波电流的神秘面纱——谐波的定义与产生 本章将带领读者走进谐波电流的世界。我们将首先阐述周期性非正弦信号的傅里叶级数展开，这是理解谐波现象的数学基础。通过清晰的数学推导和直观的图示，我们将解释什么是基波，什么是谐波，以及它们如何叠加形成复杂的非正弦波形。 接着，我们将深入探讨谐波电流的主要产生源。对于许多读者而言，谐波电流的产生往往与“非线性负载”紧密相连。我们将详细介绍各类典型的非线性负载，并分析它们产生谐波的机理。 电力电子变换器： 这是当前谐波电流最主要的来源之一。我们将重点分析各种开关电源（SMPS）、变频器（VFDs）、不间断电源（UPS）、电机驱动器、整流器（包括相控整流器和二极管整流器）等设备的工作原理，并解释它们在开关过程中如何产生非线性的电流畸变，进而生成大量的谐波分量。我们将讨论不同拓扑结构（如单相、三相、多电平变换器）的谐波特性。 气体放电灯： 荧光灯、高压钠灯、金属卤化物灯等在点亮过程中会产生放电，这种放电过程本身就是一种非线性现象，会导致电流波形畸变，产生谐波。 家用电器： 许多家用电器，尤其是采用开关电源技术的设备，如电视机、电脑、充电器、微波炉、节能灯等，都是潜在的谐波源。我们将分析这些设备内部的电路结构，解释其产生谐波的原理。 工业设备： 电弧炉、感应加热炉、焊接设备、电动车辆充电桩等大型工业设备，其工作特性往往是非线性的，是造成电网谐波污染的重要因素。 数字电路和通信设备： 高速开关的数字电路和某些通信设备在工作时，也会产生高频的谐波成分，尽管其基波频率可能较高，但仍可能对敏感设备造成干扰。 我们将通过实际的测量数据和波形图，生动展示不同负载下产生的谐波电流特征，让读者直观感受谐波的“破坏力”。 第二章：谐波电流的恶果——对电网和设备的潜在危害 了解谐波电流如何产生后，我们必须认识到它对整个电力系统造成的严重影响。本章将详细阐述谐波电流可能引发的一系列问题： 电网损耗增加： 谐波电流的平方分量会额外导致铜损和铁损的增加。这意味着同样的有功功率传输，由于谐波的存在，需要消耗更多的电能，降低了电网的效率。我们将通过计算公式说明谐波损耗的计算方法，并分析其对电网运行成本的影响。 设备过热与寿命缩短： 谐波电流会使设备的导体、变压器绕组、电动机等部件温度升高，加速绝缘老化，从而缩短设备的使用寿命，甚至导致设备损坏。我们将探讨谐波对不同类型设备（如电动机、变压器、电容器）的具体影响。 电压畸变与电能质量下降： 谐波电流流过电网阻抗时，会产生谐波电压，导致电网电压波形畸变。电压畸变会影响设备的正常运行，例如，电机转速不稳定，控制系统误动作，显示设备闪烁等。我们将介绍总电压畸变率（THD-V）等关键指标，并解释其重要性。 保护装置误动作： 谐波电流可能导致继电保护装置、断路器等保护设备产生误动作，例如，过流保护误触发，导致不必要的停电。 通信与控制系统干扰： 谐波电流，尤其是高频谐波，会通过电磁辐射或传导的方式，干扰附近的通信线路、控制信号和数据传输，导致通信中断、数据错误，影响自动化系统的正常运行。 电容器组过载与谐振： 电容器组用于补偿无功功率，但当其电抗值与电网中存在的谐波频率发生谐振时，会产生极大的谐波电流，导致电容器过载、发热甚至爆炸。我们将深入分析电网谐振的原理，并给出避免谐振的指导。 对敏感电子设备的影响： 现代电子设备，特别是微处理器、精密仪器等，对电能质量要求极高。谐波的存在可能导致这些设备性能下降，甚至损坏。 本章将引用实际案例和工程经验，向读者展示谐波问题可能造成的经济损失和社会影响。 第三章：精准定位，丈量谐波——谐波电流的测量与分析 要解决谐波问题，首先需要准确地测量和分析谐波的构成。本章将详细介绍谐波电流的测量方法和分析工具： 测量仪器与技术： 谐波分析仪（Power Quality Analyzer）： 这是最常用的测量仪器，能够直接测量电压、电流的基波分量、各次谐波分量、总谐波畸变率（THD）、功率因数等。我们将介绍不同类型谐波分析仪的功能特点和使用方法。 示波器与电流探头： 对于初步的波形观察和特定谐波的分析，示波器结合合适的电流探头也是有效的工具。我们将介绍如何利用示波器观察电流波形，并进行初步的谐波成分分析。 数据记录与远程监控： 在长期监测和故障诊断中，数据记录和远程监控系统显得尤为重要。我们将介绍如何搭建有效的谐波监测系统。 关键测量参数： 总谐波畸变率（THD-I）： 定义了电流波形中所有谐波分量与基波分量的比值，是衡量电流畸变程度的重要指标。我们将详细介绍其计算公式。 各次谐波电流含量： 具体测量基波以外的每一特定频率的电流分量，这对于分析谐波来源和选择滤波方案至关重要。 功率因数（Power Factor）： 谐波会影响功率因数，我们将解释功率因数与谐波的关系。 峰值因数（Crest Factor）： 描述电流波形的峰值与有效值的比值，可以间接反映波形的畸变程度。 测量点选择与注意事项： 我们将讨论在电网中选择哪些点进行谐波测量最能反映问题，并强调测量过程中的注意事项，如探头选型、接地、采样频率等。 谐波分析软件： 市面上存在许多专业的谐波分析软件，能够对采集到的数据进行深入分析，生成报告，识别谐波源。我们将简要介绍这类软件的功能。 通过本章的学习，读者将掌握选择合适的测量方法和工具，并能准确地解读测量结果，为后续的谐波治理奠定基础。 第四章：净化之策，剑指谐波——谐波电流的治理技术 了解了谐波的产生、危害和测量方法，本章将是本书的核心内容，详细介绍各种行之有效的谐波治理技术，帮助读者选择最适合的解决方案： 无源滤波（Passive Filtering）： 单调谐滤波器： 由电感、电容和电阻组成，用于消除特定频率的谐波。我们将详细介绍其工作原理、设计参数（如品质因数Q值、调谐频率）以及优缺点。 高通滤波器： 用于滤除较高次的谐波。 带通滤波器： 用于滤除特定频率范围内的谐波。 多调谐滤波器： 组合多个单调谐滤波器，用于滤除多个频率的谐波。 无源滤波器的设计要点： 我们将讨论如何根据谐波频谱、电网参数、滤波器的安装位置等因素，设计出经济有效的无源滤波器。我们将给出设计流程和计算公式。 无源滤波器的局限性： 我们将分析无源滤波器可能存在的缺点，如滤波效果受电网参数变化影响、可能引发谐振、尺寸较大等。 有源滤波（Active Filtering）： 有源电力滤波器（APF）原理： APF通过实时检测电网电流，并产生一个与待滤除谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流，从而抵消谐波。我们将深入剖析APF的工作原理，包括谐波检测、指令电流生成和补偿电流注入等环节。 APF的拓扑结构： 介绍串联式APF、并联式APF及其组合方式，并分析各自的优缺点。 APF的优势： 强调APF能够实时响应电网变化，补偿多频率谐波，对电网参数不敏感，并且体积相对较小。 APF的应用场景： 分析APF在工业、商业和住宅等不同场景下的应用。 混合滤波（Hybrid Filtering）： 无源滤波与有源滤波的结合： 结合无源滤波的经济性和有源滤波的灵活性，实现更优的谐波治理效果。我们将介绍混合滤波的设计理念和典型结构。 变压器技术： 移相变压器： 利用移相原理，改变谐波电流的相位，使其相互抵消。 多绕组变压器： 通过特殊的绕组设计，降低谐波的产生或注入。 阻抗匹配与谐振抑制： 通过合理配置电容器组和电抗器，调整系统阻抗，避免或抑制谐振的发生。 设备自身改进： 低谐波变频器（Low Harmonic VFDs）： 介绍采用先进拓扑结构（如多电平、PWM整流）设计的低谐波变频器。 多脉冲整流技术： 通过增加整流脉冲数，降低谐波含量。 功率因数校正（PFC）技术： 主动式PFC和被动式PFC技术可以有效降低谐波电流。 电网侧的措施： 例如，通过优化电网结构、加强电网管理等手段。 本章将通过大量的图表、计算示例和工程案例，帮助读者掌握不同治理技术的原理、适用范围、设计方法和实施要点。 第五章：实际应用与案例分析——让理论落地 纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行。本章将通过一系列贴近实际的案例分析，展示如何将本书介绍的谐波测量与治理技术应用于解决实际工程问题。 工业现场的谐波治理： 例如，某大型化工厂，由于使用了大量的变频器和电弧炉，导致电网谐波严重，影响生产。我们将分析该工厂的谐波测量数据，介绍如何通过配置混合滤波器，成功解决了谐波问题，恢复了设备正常运行，降低了电网损耗。 商业建筑的电能质量改善： 例如，某商业综合体，由于引入了大量节能灯和信息技术设备，电压畸变率较高。我们将分析其谐波来源，并介绍如何通过安装有源电力滤波器，显著提升了电能质量，保障了商户设备的稳定运行。 家庭用户电网优化： 针对家用电器产生的谐波，介绍一些简单易行的改善方法，例如，选择低谐波电器，或者在特定条件下考虑使用家用谐波过滤器。 数据中心的电能质量保障： 数据中心对电能质量的要求极高。我们将分析数据中心常见的谐波源，并介绍如何通过精密的谐波治理方案，确保服务器和其他关键设备的稳定运行。 新能源并网的谐波问题： 例如，风电场、光伏电站等新能源发电系统接入电网时，其逆变器会产生谐波。我们将分析这些谐波的特性，并介绍相应的滤波和治理技术。 这些案例将涵盖从测量、分析到方案设计、实施的全过程，让读者能够触类旁通，将书本知识转化为解决实际问题的能力。 结语：拥抱洁净电力，共创和谐未来 谐波电流的治理是一个持续而重要的课题。随着电气化水平的不断提高，以及对电能质量要求的日益严苛，谐波问题将愈发凸显。本书旨在为广大工程技术人员提供一套全面、系统、实用的谐波电流测量与治理指南。通过深入理解谐波的本质，掌握有效的测量手段，并灵活运用各种先进的治理技术，我们能够有效地净化电网环境，保障设备安全，提高能源利用效率，最终为构建一个稳定、可靠、高效、绿色的电力未来贡献力量。希望本书能够成为您在电磁兼容领域，特别是谐波治理方面，一本不可或缺的参考工具。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构布局非常科学合理，它似乎是为不同经验层次的工程师量身定制的。对于新手来说，前几章对EMC基础概念、术语和基本测试流程的介绍，提供了坚实的第一步；而对于我这种已经有一定经验的资深工程师而言，后半部分关于复杂系统建模与高级抑制技术的内容，才是真正具有挑战性和启发性的。我尤其欣赏作者在讨论谐波电流的频率特性与频谱分析时所采用的视角。他们并没有停留在简单的傅里叶分析层面，而是引入了小波变换等现代信号处理工具来分析非线性和瞬态的谐波成分，这在处理现代变频设备中出现的间歇性或突发性电磁干扰时显得尤为重要。书中对电磁辐射（RE）测试与传导发射（CE）测试结果之间的相关性分析也颇具洞察力，指出在某些特定工况下，需要优先关注哪一类测试，这种系统级的关联分析能力，是教科书上很少深入探讨的“工程智慧”。

评分☆☆☆☆☆

这部理论深厚的著作，对于我们这些常年在一线与各种复杂电磁环境搏斗的工程师来说，简直是醍醐灌顶。我特别欣赏它对电磁兼容性（EMC）基础理论的梳理，那种层层递进的逻辑性，远非市面上那些只停留在“如何操作”层面的手册可比。作者似乎对麦克斯韦方程组在实际工程问题中的应用有着独到的见解，尤其是在阐述耦合机制时，那些复杂的数学模型被拆解得异常清晰，使得原本晦涩的物理现象变得触手可及。记得我以前总是在处理高频信号的串扰问题时感到迷茫，但读完书中关于传输线理论在PCB设计中抑制谐波的章节后，对阻抗匹配和地平面设计有了全新的认识。书中不仅提到了理论公式，更重要的是，它将这些公式与实际的电路布局、元器件选型紧密结合，例如，针对开关电源中常见的开关噪声，作者详细分析了其谐波源的特性，并提出了多层次的滤波策略，从输入端到输出端，每一步都给出了详实的考量依据。这种将微观机理与宏观系统性能完美结合的叙事方式，极大地提升了我们对问题本质的把握能力，不再是盲目地堆砌滤波器。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，市面上许多技术书籍往往在“应用”和“理论”之间摇摆不定，要么过于学院派而脱离实际，要么过于注重操作指南而缺乏深度。然而，这部作品在“谐波电流发射”这个细分领域做到了难得的平衡。它在深入挖掘电流波形畸变机理的同时，始终没有忘记如何将这些知识转化为可操作的整改方案。例如，书中关于功率因数校正（PFC）电路中产生的特定谐波（如五次、七次谐波）的详细建模，以及如何通过有源PFC技术的优化来平滑电流输入波形，其论述的深度和广度，远超一般的电力电子教材。更重要的是，作者似乎对标准演进的趋势有着敏锐的洞察力，在描述当前测试要求的同时，也隐约指出了未来几年EMC设计可能需要侧重防范的新兴干扰源，这为我们的技术储备提供了前瞻性的指导。这不仅仅是一本解决当前问题的工具书，更是一部指引未来方向的指南。

评分☆☆☆☆☆

初次翻开这本书，我最大的感受是它极强的实践指导价值，尤其是在面对日益严苛的EMC标准认证时，这本书简直就是一本实战宝典。它并没有沉溺于过于抽象的物理学探讨，而是聚焦于“测试”这一核心环节。比如，关于传导发射（CE）测试，书中对不同频率范围内的测试夹具、LISN（线路阻抗稳定网络）的选择和布置，描述得细致入微，甚至连测试环境的屏蔽室的背景噪声抑制都有专门的论述。最让我受益匪浅的是关于谐波电流发射的具体分析方法。不同于标准条款的枯燥描述，作者深入剖析了“为什么”会产生这些特定的谐波，并针对性地给出了“如何量化和预测”的手段。书中列举了大量实际案例，展示了在电机驱动系统和LED照明等高发声源设备中，如何通过调整PWM开关频率、死区时间等参数来优化波形，从而有效降低特定高次谐波的峰值，这对于我们优化产品设计，避免重复整改，节省了宝贵的时间和成本。

评分☆☆☆☆☆

这部书的价值不仅在于它提供了“是什么”和“怎么测”，更在于它探讨了“为什么会这样”，并指明了“如何从根本上避免”。我发现书中关于电磁兼容设计流程的整合部分非常出色。它将EMC设计视为产品开发生命周期中不可分割的一部分，而非测试阶段的补救措施。书中详细描述了从系统架构设计、元器件选型、PCB布局布线，到最终的系统集成，每一步应该如何进行EMC前瞻性分析（Pre-compliance）的步骤和注意事项。特别是在处理高功率密度设备产生的强谐波时，作者提供的热点与电磁干扰的耦合分析视角非常新颖，强调了散热设计对EMC性能的潜在影响。这种跨学科的整合思维，有效地避免了单一维度思考带来的设计盲区。总而言之，这本书的知识体系完整、论证严密，对于任何致力于在复杂电磁环境中实现产品合规与高性能的工程师而言，都是一份不可或缺的案头参考资料。