電磁兼容諧波電流發射測試與應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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扈羅全 著

圖書標籤:

• 電磁兼容
• 諧波電流
• 發射測試
• 電源質量
• 電磁乾擾
• EMC測試
• 電力係統
• 諧波分析
• 測試技術
• 應用研究

店鋪： 炫麗之舞圖書專營店

齣版社： 華中科技大學齣版社

ISBN：9787568015363

商品編碼：29691978185

包裝：平裝

齣版時間：2016-01-01

基本信息

書名：電磁兼容諧波電流發射測試與應用

定價：36.00元

作者：扈羅全

齣版社：華中科技大學齣版社

齣版日期：2016-01-01

ISBN：9787568015363

字數：

頁碼：

版次：1

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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諧波電流發射測試及其標準化修訂工作發展變化非常迅速，本書結閤工程應用實踐經驗，分析瞭諧波電流發射測試涉及的電磁兼容檢測規約及其影響，諧波電流測試基本試驗條件及要求，諧波電流限值的起源與應用等方麵的內容，對電壓變化、電壓波動、諧波電流檢測中的數據測量、不確定度評估，以及諧波電流測定能力驗證等重要內容，進行瞭提煉和總結。本書可作為電力電類專業高年級本科生、研究生教材，也可作為高校教師、從事中國強製性産品認證的工程技術人員參考。

目錄

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作者介紹

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扈羅全，男，1972年生，江蘇宜興人，博士，高級工程師，碩士研究生導師。1996年在四川大學獲得學士學位，2004年在同濟大學獲得碩士學位，2007年在南京郵電大學獲得博士學位。中國電子學會會員，全國電磁兼容標準化技術委員會低頻現象分技術委員會委員。從事工程電介質材料，無綫通信，電子電氣類産品電磁兼容檢測與研究，研究領域有：無綫通信，電磁兼容，復雜電磁環境監控，測試計量技術等。

文摘

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序言

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電磁兼容性（EMC）的隱形殺手：諧波電流的追蹤與淨化 我們生活在一個日益電氣化的時代，從傢用電器到工業生産綫，再到龐大的通信網絡，無處不見電能的湧動。然而，當我們享受著電力帶來的便利時，一種看不見的“噪音”——諧波電流，正悄然侵蝕著我們賴以生存的電網係統，對設備運行、電力傳輸乃至我們自身的健康構成潛在威脅。本書旨在深入剖析這一隱形殺手的本質，揭示其産生機製、傳播途徑，並提供一套係統性的解決方案，幫助工程師、技術人員和研究人員從源頭控製並淨化諧波電流，保障電力係統的穩定與安全。 第一章：揭開諧波電流的神秘麵紗——諧波的定義與産生 本章將帶領讀者走進諧波電流的世界。我們將首先闡述周期性非正弦信號的傅裏葉級數展開，這是理解諧波現象的數學基礎。通過清晰的數學推導和直觀的圖示，我們將解釋什麼是基波，什麼是諧波，以及它們如何疊加形成復雜的非正弦波形。 接著，我們將深入探討諧波電流的主要産生源。對於許多讀者而言，諧波電流的産生往往與“非綫性負載”緊密相連。我們將詳細介紹各類典型的非綫性負載，並分析它們産生諧波的機理。 電力電子變換器： 這是當前諧波電流最主要的來源之一。我們將重點分析各種開關電源（SMPS）、變頻器（VFDs）、不間斷電源（UPS）、電機驅動器、整流器（包括相控整流器和二極管整流器）等設備的工作原理，並解釋它們在開關過程中如何産生非綫性的電流畸變，進而生成大量的諧波分量。我們將討論不同拓撲結構（如單相、三相、多電平變換器）的諧波特性。 氣體放電燈： 熒光燈、高壓鈉燈、金屬鹵化物燈等在點亮過程中會産生放電，這種放電過程本身就是一種非綫性現象，會導緻電流波形畸變，産生諧波。 傢用電器： 許多傢用電器，尤其是采用開關電源技術的設備，如電視機、電腦、充電器、微波爐、節能燈等，都是潛在的諧波源。我們將分析這些設備內部的電路結構，解釋其産生諧波的原理。 工業設備： 電弧爐、感應加熱爐、焊接設備、電動車輛充電樁等大型工業設備，其工作特性往往是非綫性的，是造成電網諧波汙染的重要因素。 數字電路和通信設備： 高速開關的數字電路和某些通信設備在工作時，也會産生高頻的諧波成分，盡管其基波頻率可能較高，但仍可能對敏感設備造成乾擾。 我們將通過實際的測量數據和波形圖，生動展示不同負載下産生的諧波電流特徵，讓讀者直觀感受諧波的“破壞力”。 第二章：諧波電流的惡果——對電網和設備的潛在危害 瞭解諧波電流如何産生後，我們必須認識到它對整個電力係統造成的嚴重影響。本章將詳細闡述諧波電流可能引發的一係列問題： 電網損耗增加： 諧波電流的平方分量會額外導緻銅損和鐵損的增加。這意味著同樣的有功功率傳輸，由於諧波的存在，需要消耗更多的電能，降低瞭電網的效率。我們將通過計算公式說明諧波損耗的計算方法，並分析其對電網運行成本的影響。 設備過熱與壽命縮短： 諧波電流會使設備的導體、變壓器繞組、電動機等部件溫度升高，加速絕緣老化，從而縮短設備的使用壽命，甚至導緻設備損壞。我們將探討諧波對不同類型設備（如電動機、變壓器、電容器）的具體影響。 電壓畸變與電能質量下降： 諧波電流流過電網阻抗時，會産生諧波電壓，導緻電網電壓波形畸變。電壓畸變會影響設備的正常運行，例如，電機轉速不穩定，控製係統誤動作，顯示設備閃爍等。我們將介紹總電壓畸變率（THD-V）等關鍵指標，並解釋其重要性。 保護裝置誤動作： 諧波電流可能導緻繼電保護裝置、斷路器等保護設備産生誤動作，例如，過流保護誤觸發，導緻不必要的停電。 通信與控製係統乾擾： 諧波電流，尤其是高頻諧波，會通過電磁輻射或傳導的方式，乾擾附近的通信綫路、控製信號和數據傳輸，導緻通信中斷、數據錯誤，影響自動化係統的正常運行。 電容器組過載與諧振： 電容器組用於補償無功功率，但當其電抗值與電網中存在的諧波頻率發生諧振時，會産生極大的諧波電流，導緻電容器過載、發熱甚至爆炸。我們將深入分析電網諧振的原理，並給齣避免諧振的指導。 對敏感電子設備的影響： 現代電子設備，特彆是微處理器、精密儀器等，對電能質量要求極高。諧波的存在可能導緻這些設備性能下降，甚至損壞。 本章將引用實際案例和工程經驗，嚮讀者展示諧波問題可能造成的經濟損失和社會影響。 第三章：精準定位，丈量諧波——諧波電流的測量與分析 要解決諧波問題，首先需要準確地測量和分析諧波的構成。本章將詳細介紹諧波電流的測量方法和分析工具： 測量儀器與技術： 諧波分析儀（Power Quality Analyzer）： 這是最常用的測量儀器，能夠直接測量電壓、電流的基波分量、各次諧波分量、總諧波畸變率（THD）、功率因數等。我們將介紹不同類型諧波分析儀的功能特點和使用方法。 示波器與電流探頭： 對於初步的波形觀察和特定諧波的分析，示波器結閤閤適的電流探頭也是有效的工具。我們將介紹如何利用示波器觀察電流波形，並進行初步的諧波成分分析。 數據記錄與遠程監控： 在長期監測和故障診斷中，數據記錄和遠程監控係統顯得尤為重要。我們將介紹如何搭建有效的諧波監測係統。 關鍵測量參數： 總諧波畸變率（THD-I）： 定義瞭電流波形中所有諧波分量與基波分量的比值，是衡量電流畸變程度的重要指標。我們將詳細介紹其計算公式。 各次諧波電流含量： 具體測量基波以外的每一特定頻率的電流分量，這對於分析諧波來源和選擇濾波方案至關重要。 功率因數（Power Factor）： 諧波會影響功率因數，我們將解釋功率因數與諧波的關係。 峰值因數（Crest Factor）： 描述電流波形的峰值與有效值的比值，可以間接反映波形的畸變程度。 測量點選擇與注意事項： 我們將討論在電網中選擇哪些點進行諧波測量最能反映問題，並強調測量過程中的注意事項，如探頭選型、接地、采樣頻率等。 諧波分析軟件： 市麵上存在許多專業的諧波分析軟件，能夠對采集到的數據進行深入分析，生成報告，識彆諧波源。我們將簡要介紹這類軟件的功能。 通過本章的學習，讀者將掌握選擇閤適的測量方法和工具，並能準確地解讀測量結果，為後續的諧波治理奠定基礎。 第四章：淨化之策，劍指諧波——諧波電流的治理技術 瞭解瞭諧波的産生、危害和測量方法，本章將是本書的核心內容，詳細介紹各種行之有效的諧波治理技術，幫助讀者選擇最適閤的解決方案： 無源濾波（Passive Filtering）： 單調諧濾波器： 由電感、電容和電阻組成，用於消除特定頻率的諧波。我們將詳細介紹其工作原理、設計參數（如品質因數Q值、調諧頻率）以及優缺點。 高通濾波器： 用於濾除較高次的諧波。 帶通濾波器： 用於濾除特定頻率範圍內的諧波。 多調諧濾波器： 組閤多個單調諧濾波器，用於濾除多個頻率的諧波。 無源濾波器的設計要點： 我們將討論如何根據諧波頻譜、電網參數、濾波器的安裝位置等因素，設計齣經濟有效的無源濾波器。我們將給齣設計流程和計算公式。 無源濾波器的局限性： 我們將分析無源濾波器可能存在的缺點，如濾波效果受電網參數變化影響、可能引發諧振、尺寸較大等。 有源濾波（Active Filtering）： 有源電力濾波器（APF）原理： APF通過實時檢測電網電流，並産生一個與待濾除諧波電流幅值相等、相位相反的補償電流，從而抵消諧波。我們將深入剖析APF的工作原理，包括諧波檢測、指令電流生成和補償電流注入等環節。 APF的拓撲結構： 介紹串聯式APF、並聯式APF及其組閤方式，並分析各自的優缺點。 APF的優勢： 強調APF能夠實時響應電網變化，補償多頻率諧波，對電網參數不敏感，並且體積相對較小。 APF的應用場景： 分析APF在工業、商業和住宅等不同場景下的應用。 混閤濾波（Hybrid Filtering）： 無源濾波與有源濾波的結閤： 結閤無源濾波的經濟性和有源濾波的靈活性，實現更優的諧波治理效果。我們將介紹混閤濾波的設計理念和典型結構。 變壓器技術： 移相變壓器： 利用移相原理，改變諧波電流的相位，使其相互抵消。 多繞組變壓器： 通過特殊的繞組設計，降低諧波的産生或注入。 阻抗匹配與諧振抑製： 通過閤理配置電容器組和電抗器，調整係統阻抗，避免或抑製諧振的發生。 設備自身改進： 低諧波變頻器（Low Harmonic VFDs）： 介紹采用先進拓撲結構（如多電平、PWM整流）設計的低諧波變頻器。 多脈衝整流技術： 通過增加整流脈衝數，降低諧波含量。 功率因數校正（PFC）技術： 主動式PFC和被動式PFC技術可以有效降低諧波電流。 電網側的措施： 例如，通過優化電網結構、加強電網管理等手段。 本章將通過大量的圖錶、計算示例和工程案例，幫助讀者掌握不同治理技術的原理、適用範圍、設計方法和實施要點。 第五章：實際應用與案例分析——讓理論落地 紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行。本章將通過一係列貼近實際的案例分析，展示如何將本書介紹的諧波測量與治理技術應用於解決實際工程問題。 工業現場的諧波治理： 例如，某大型化工廠，由於使用瞭大量的變頻器和電弧爐，導緻電網諧波嚴重，影響生産。我們將分析該工廠的諧波測量數據，介紹如何通過配置混閤濾波器，成功解決瞭諧波問題，恢復瞭設備正常運行，降低瞭電網損耗。 商業建築的電能質量改善： 例如，某商業綜閤體，由於引入瞭大量節能燈和信息技術設備，電壓畸變率較高。我們將分析其諧波來源，並介紹如何通過安裝有源電力濾波器，顯著提升瞭電能質量，保障瞭商戶設備的穩定運行。 傢庭用戶電網優化： 針對傢用電器産生的諧波，介紹一些簡單易行的改善方法，例如，選擇低諧波電器，或者在特定條件下考慮使用傢用諧波過濾器。 數據中心的電能質量保障： 數據中心對電能質量的要求極高。我們將分析數據中心常見的諧波源，並介紹如何通過精密的諧波治理方案，確保服務器和其他關鍵設備的穩定運行。 新能源並網的諧波問題： 例如，風電場、光伏電站等新能源發電係統接入電網時，其逆變器會産生諧波。我們將分析這些諧波的特性，並介紹相應的濾波和治理技術。 這些案例將涵蓋從測量、分析到方案設計、實施的全過程，讓讀者能夠觸類旁通，將書本知識轉化為解決實際問題的能力。 結語：擁抱潔淨電力，共創和諧未來 諧波電流的治理是一個持續而重要的課題。隨著電氣化水平的不斷提高，以及對電能質量要求的日益嚴苛，諧波問題將愈發凸顯。本書旨在為廣大工程技術人員提供一套全麵、係統、實用的諧波電流測量與治理指南。通過深入理解諧波的本質，掌握有效的測量手段，並靈活運用各種先進的治理技術，我們能夠有效地淨化電網環境，保障設備安全，提高能源利用效率，最終為構建一個穩定、可靠、高效、綠色的電力未來貢獻力量。希望本書能夠成為您在電磁兼容領域，特彆是諧波治理方麵，一本不可或缺的參考工具。

評分☆☆☆☆☆

這部書的價值不僅在於它提供瞭“是什麼”和“怎麼測”，更在於它探討瞭“為什麼會這樣”，並指明瞭“如何從根本上避免”。我發現書中關於電磁兼容設計流程的整閤部分非常齣色。它將EMC設計視為産品開發生命周期中不可分割的一部分，而非測試階段的補救措施。書中詳細描述瞭從係統架構設計、元器件選型、PCB布局布綫，到最終的係統集成，每一步應該如何進行EMC前瞻性分析（Pre-compliance）的步驟和注意事項。特彆是在處理高功率密度設備産生的強諧波時，作者提供的熱點與電磁乾擾的耦閤分析視角非常新穎，強調瞭散熱設計對EMC性能的潛在影響。這種跨學科的整閤思維，有效地避免瞭單一維度思考帶來的設計盲區。總而言之，這本書的知識體係完整、論證嚴密，對於任何緻力於在復雜電磁環境中實現産品閤規與高性能的工程師而言，都是一份不可或缺的案頭參考資料。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構布局非常科學閤理，它似乎是為不同經驗層次的工程師量身定製的。對於新手來說，前幾章對EMC基礎概念、術語和基本測試流程的介紹，提供瞭堅實的第一步；而對於我這種已經有一定經驗的資深工程師而言，後半部分關於復雜係統建模與高級抑製技術的內容，纔是真正具有挑戰性和啓發性的。我尤其欣賞作者在討論諧波電流的頻率特性與頻譜分析時所采用的視角。他們並沒有停留在簡單的傅裏葉分析層麵，而是引入瞭小波變換等現代信號處理工具來分析非綫性和瞬態的諧波成分，這在處理現代變頻設備中齣現的間歇性或突發性電磁乾擾時顯得尤為重要。書中對電磁輻射（RE）測試與傳導發射（CE）測試結果之間的相關性分析也頗具洞察力，指齣在某些特定工況下，需要優先關注哪一類測試，這種係統級的關聯分析能力，是教科書上很少深入探討的“工程智慧”。

評分☆☆☆☆☆

初次翻開這本書，我最大的感受是它極強的實踐指導價值，尤其是在麵對日益嚴苛的EMC標準認證時，這本書簡直就是一本實戰寶典。它並沒有沉溺於過於抽象的物理學探討，而是聚焦於“測試”這一核心環節。比如，關於傳導發射（CE）測試，書中對不同頻率範圍內的測試夾具、LISN（綫路阻抗穩定網絡）的選擇和布置，描述得細緻入微，甚至連測試環境的屏蔽室的背景噪聲抑製都有專門的論述。最讓我受益匪淺的是關於諧波電流發射的具體分析方法。不同於標準條款的枯燥描述，作者深入剖析瞭“為什麼”會産生這些特定的諧波，並針對性地給齣瞭“如何量化和預測”的手段。書中列舉瞭大量實際案例，展示瞭在電機驅動係統和LED照明等高發聲源設備中，如何通過調整PWM開關頻率、死區時間等參數來優化波形，從而有效降低特定高次諧波的峰值，這對於我們優化産品設計，避免重復整改，節省瞭寶貴的時間和成本。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，市麵上許多技術書籍往往在“應用”和“理論”之間搖擺不定，要麼過於學院派而脫離實際，要麼過於注重操作指南而缺乏深度。然而，這部作品在“諧波電流發射”這個細分領域做到瞭難得的平衡。它在深入挖掘電流波形畸變機理的同時，始終沒有忘記如何將這些知識轉化為可操作的整改方案。例如，書中關於功率因數校正（PFC）電路中産生的特定諧波（如五次、七次諧波）的詳細建模，以及如何通過有源PFC技術的優化來平滑電流輸入波形，其論述的深度和廣度，遠超一般的電力電子教材。更重要的是，作者似乎對標準演進的趨勢有著敏銳的洞察力，在描述當前測試要求的同時，也隱約指齣瞭未來幾年EMC設計可能需要側重防範的新興乾擾源，這為我們的技術儲備提供瞭前瞻性的指導。這不僅僅是一本解決當前問題的工具書，更是一部指引未來方嚮的指南。

評分☆☆☆☆☆

這部理論深厚的著作，對於我們這些常年在一綫與各種復雜電磁環境搏鬥的工程師來說，簡直是醍醐灌頂。我特彆欣賞它對電磁兼容性（EMC）基礎理論的梳理，那種層層遞進的邏輯性，遠非市麵上那些隻停留在“如何操作”層麵的手冊可比。作者似乎對麥剋斯韋方程組在實際工程問題中的應用有著獨到的見解，尤其是在闡述耦閤機製時，那些復雜的數學模型被拆解得異常清晰，使得原本晦澀的物理現象變得觸手可及。記得我以前總是在處理高頻信號的串擾問題時感到迷茫，但讀完書中關於傳輸綫理論在PCB設計中抑製諧波的章節後，對阻抗匹配和地平麵設計有瞭全新的認識。書中不僅提到瞭理論公式，更重要的是，它將這些公式與實際的電路布局、元器件選型緊密結閤，例如，針對開關電源中常見的開關噪聲，作者詳細分析瞭其諧波源的特性，並提齣瞭多層次的濾波策略，從輸入端到輸齣端，每一步都給齣瞭詳實的考量依據。這種將微觀機理與宏觀係統性能完美結閤的敘事方式，極大地提升瞭我們對問題本質的把握能力，不再是盲目地堆砌濾波器。