电磁兼容谐波电流发射测试与应用 扈罗全 9787568015363 pdf epub mobi txt 电子书 下载 在线阅读 2026

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

---

内容提要

---

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

---

作者介绍

---

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

---

序言

---

《电磁兼容谐波电流发射测试与应用》 图书简介 本书深入探讨了电磁兼容（EMC）领域中一个至关重要的方面——谐波电流发射的测试与应用。随着现代电力电子技术和信息技术的飞速发展，各种电力电子设备日益普及，其在工作中产生的谐波电流对电网质量、设备可靠性乃至电磁环境都构成了严峻的挑战。本书旨在为相关领域的科研人员、工程师、技术人员以及学生提供一本全面、深入、实用的参考指南。 第一部分：理论基础与原理 本部分将从基础概念入手，为读者构建扎实的理论框架。 第一章：电磁兼容基础 1.1 电磁兼容的定义与重要性 阐述EMC的基本概念，即设备或系统在电磁环境中能够正常工作的能力。 分析EMC不达标可能造成的各种不良后果，包括设备误动作、通信中断、数据丢失、甚至对人体的潜在影响。 强调EMC在现代科技发展中的基础性地位，以及其在产品设计、制造和应用全过程中的重要性。 1.2 电磁干扰（EMI）的产生、传播与接收 详细介绍EMI的三个要素：干扰源、传播途径和敏感设备。 分析不同类型的干扰源，如传导干扰、辐射干扰。 探讨干扰的传播方式，包括传导、空间辐射、以及耦合效应（如容性耦合、感性耦合、电磁场耦合）。 解释敏感设备如何受到EMI的影响。 1.3 电磁兼容的几个基本概念 骚扰源（Emitters）： 产生电磁骚扰的设备或器件。 骚扰接收器（Victims）： 受电磁骚扰影响而产生非预期的响应的设备或器件。 耦合通路（Coupling Paths）： 连接骚扰源和骚扰接收器的电磁能量传递通道。 抗扰度（Immunity）： 设备或系统在规定的电磁环境中，抵抗电磁骚扰而不产生不可接受的性能降级的能力。 发射度（Emission）： 设备或系统在其正常工作条件下，向电磁环境中释放电磁能量的水平。 限值（Limits）： 标准中规定的最大允许发射水平或最小要求的抗扰度水平。 1.4 EMC标准概述 介绍国际、国家及行业相关的EMC标准体系，如CISPR、IEC、FCC、GB等。 重点讲解与谐波电流发射相关的标准，如IEC 61000-3-2等。 分析不同标准在测试项目、限值要求、测试方法上的异同。 第二章：谐波电流的产生机理 2.1 谐波电流的概念与定义 解释周期性非正弦电流的傅里叶级数分解，以及基波与各次谐波的关系。 定义谐波电流的幅值、相位、频率等参数。 区分谐波电流与直流分量、间谐波。 2.2 电子设备中的谐波电流产生源 2.2.1 整流电路（Rectifier Circuits） 分析不同类型的整流器（如半波、全波、桥式整流）在不同负载下的谐波产生特性。 详细讲解开关电源（SMPS）中的输入端整流滤波电路是主要的谐波电流发生器。 解释电容滤波、电感滤波对谐波的影响。 2.2.2 开关功率变换器（Switching Power Converters） 讨论PWM（脉冲宽度调制）等控制技术在电力电子设备中产生的非线性电流波形。 分析逆变器、DC-DC变换器等电力电子器件的开关动作与谐波的关联。 2.2.3 饱和电抗器与铁磁材料 简述在非线性磁性材料中，励磁电流的非正弦性导致的谐波。 2.2.4 其他非线性负载 例如，荧光灯镇流器、感应炉、电弧焊机等。 2.3 谐波电流对电网的影响 2.3.1 电压畸变（Voltage Distortion） 分析谐波电流在电网阻抗上的压降，导致电网电压波形畸变。 解释总电压畸变率（THDv）。 2.3.2 线路损耗增加 讲解谐波电流在导线、变压器、电容器等元件中引起的附加损耗，导致设备发热，效率降低。 2.3.3 设备误动作与性能下降 对敏感电子设备（如计算机、通信设备）的正常工作产生干扰。 影响电动机的性能，可能导致过热、振动甚至损坏。 对电容器组等补偿设备产生过载，甚至引发谐振。 2.3.4 计量误差 影响电能表的计量准确性。 2.3.5 通信干扰 可能干扰电力线载波通信、无线通信等。 2.3.6 保护装置误动 可能影响继电保护的正确动作。 第二部分：谐波电流发射的测试技术 本部分将详细介绍谐波电流发射的测试方法、设备和步骤。 第三章：谐波电流发射测试标准与限值 3.1 主要国际标准解析 3.1.1 IEC 61000-3-2《电磁兼容性（EMC）-第3-2部分：限值-谐波电流发射限值（设备输入电流≤16A/相）》 详细解读此标准的测试分类（Class A, B, C, D）。 深入剖析各类别的定义、适用范围及谐波电流的允许限值。 讲解不同功率等级下谐波电流限值的计算公式和表格。 特别关注Class D设备的测试要求，以及其与AC-DC转换器、LED照明等设备的关联。 3.1.2 其他相关标准 简述IEC 61000-3-12（设备输入电流>16A/相）等标准。 提及各国地区针对谐波电流的具体标准要求。 3.2 测试限值的理解与应用 如何根据设备的类型、功率、输入电流等信息，确定适用的标准和限值。 分析不同限值对设备设计和选型的指导意义。 第四章：谐波电流发射的测试方法 4.1 测试配置与环境要求 4.1.1 测试场地（Test Site） 要求低背景辐射的环境，如电波暗室。 对测试场地尺寸、屏蔽性能、地网接地等要求。 4.1.2 电源（Power Source） 要求提供纯净的、稳定的电源，通常需要低背景谐波的专用电源。 电源的容量、电压和频率稳定性要求。 4.1.3 测试连接 详细说明被测设备（EUT）与电源、测量设备之间的连接方式。 使用合适的电缆、连接器，并考虑电缆长度对测试结果的影响。 关于接地线的连接要求。 4.2 关键测试设备 4.2.1 谐波电流分析仪（Harmonic Current Analyzer）/功率分析仪（Power Analyzer） 介绍其基本原理和功能，如何测量电压、电流、功率、谐波分量等。 选择测试设备时需要考虑的关键参数，如测量精度、采样率、频率响应、谐波分析范围等。 讲解内置的信号处理和分析算法。 4.2.2 电流探头/互感器（Current Probe/Transformer） 讲解用于非接触式或串联式测量电流的各种类型探头。 探头的带宽、精度、量程、抑制共模干扰的能力。 安全使用注意事项。 4.2.3 电压探头（Voltage Probe） 用于测量电网电压。 4.2.4 干扰耦合去耦网络（CDN - Coupling Decoupling Network）/LISN (Line Impedance Stabilization Network) 虽然LISN主要用于传导发射测试，但其概念和作用在理解电流耦合方面有借鉴意义，CDN对于谐波电流测试中的电源线滤波与阻抗匹配至关重要。 讲解CDN的作用：为EUT提供标准的电源阻抗，同时阻止EUT产生的谐波电流向电网传播，以及将谐波电流耦合到测量设备。 不同阻抗特性（如50Ω+50μH）和不同极数的CDN。 4.2.5 频谱分析仪（Spectrum Analyzer） 在某些情况下，用于观察和分析谐波频谱。 4.3 测试步骤与流程 4.3.1 设备连接与准备 详细列出测试前的检查清单。 正确连接EUT、电源、CDN、测量设备。 4.3.2 设备通电与运行模式 确保EUT在各种典型的、额定的工作模式下进行测试。 对于功率可调的设备，需要测试不同功率点。 对于具有多种工作状态的设备，需要分别测试。 4.3.3 测量与数据采集 设置谐波电流分析仪的参数（如采样时间、显示模式）。 记录每个工作模式下的谐波电流幅值（通常为基波电流的百分比或绝对值）以及对应的基波电流。 讲解如何处理瞬态变化，确保测量稳定。 4.3.4 结果分析与比对 将实测的谐波电流幅值与对应标准限值进行比对。 计算超出限值的比例（如dB或百分比）。 分析谐波的分布情况（主要集中在哪些次谐波）。 4.3.5 测试报告的编写 报告应包含测试标准、测试配置、使用的设备、测试结果（图表形式）、以及结论。 第五章：谐波电流发射的测量误差分析与控制 5.1 影响测量精度的因素 5.1.1 设备本身的性能 测量设备的精度、带宽、采样率限制。 电流探头的测量误差，如磁饱和、相位失真。 5.1.2 测试配置的影响 电缆长度、连接方式、地线接地对测量结果的干扰。 CDN的阻抗特性与实际情况的偏差。 电源的背景谐波影响。 5.1.3 EUT工作状态的不稳定性 EUT内部工作模式的波动、负载变化。 温度变化对EUT性能的影响。 5.1.4 环境因素 测试场地背景电磁干扰。 温度、湿度等环境参数。 5.2 减少测量误差的措施 选择高精度、性能优良的测试设备。 严格按照标准要求配置测试环境和连接。 对EUT进行充分的预热，确保其工作状态稳定。 在EUT的各种典型工作模式下进行多次测量，取平均值或最不利值。 使用合适的滤波器和屏蔽措施，减少外部干扰。 注意电流探头的使用方法，避免磁饱和。 对测试结果进行合理的分析和判断，必要时进行重复测试。 第三部分：谐波电流的抑制与应用 本部分将探讨如何有效抑制谐波电流，并介绍谐波电流在实际工程中的应用。 第六章：谐波电流的抑制技术 6.1 被动滤波技术（Passive Filtering） 6.1.1 LC滤波器 介绍简单的串联、并联LC滤波器，以及低通、高通、带通滤波器的基本原理。 讲解谐波滤波器（Harmonic Filters）的设计原则，如何根据谐波频谱特性选择滤波器参数。 谐波陷波器（Harmonic Trap Filter）的应用。 6.1.2 RLC滤波器 增加阻尼，改善滤波效果。 6.1.3 变压器补偿 利用移相变压器（如三相六脉冲、十二脉冲整流）来抵消部分谐波。 6.2 有源滤波技术（Active Filtering） 6.2.1 有源电力滤波器（APF - Active Power Filter） 介绍APF的工作原理：通过实时检测电网中的谐波电流，产生一个反向的补偿电流来抵消谐波。 讲解APF的拓扑结构（如电压源型APF、电流源型APF）。 APF的控制策略（如基于基波电流的检测、基于谐波电流的检测）。 APF的优点（补偿效果好、响应速度快、可同时补偿多种谐波）和缺点（成本高、控制复杂）。 6.2.2 混合滤波器（Hybrid Filter） 结合被动滤波和有源滤波的优点，实现高效、经济的谐波治理。 6.3 功率因数校正（PFC - Power Factor Correction）技术 6.3.1 无源功率因数校正（Passive PFC） 简单的LC滤波器，改善输入电流波形，但效果有限。 6.3.2 有源功率因数校正（Active PFC） 介绍升压型、降压型、升降压型APFC电路。 讲解APFC在降低输入电流谐波、提高功率因数方面的作用。 APFC电路在开关电源中的应用。 6.4 改进的电力电子变换器设计 采用多电平变换器、多相变换器等技术，从源头上减少谐波产生。 优化PWM控制策略，减小电流畸变。 使用软开关技术，降低开关损耗和电磁干扰。 6.5 组合技术应用 在实际工程中，根据具体情况选择和组合不同的抑制技术，以达到最佳的经济效益和技术效果。 第七章：谐波电流在实际工程中的应用与案例分析 7.1 工业领域 7.1.1 大型电机驱动系统 变频器（VFD）引起的谐波问题及抑制措施。 电弧炉、感应加热设备等非线性负载的谐波治理。 7.1.2 开关电源系统 数据中心、通信基站的供电系统。 工业自动化设备的电源。 7.1.3 电力牵引系统 地铁、火车等电力机车的运行产生的谐波。 7.2 商业与民用领域 7.2.1 绿色照明 LED驱动电源、荧光灯镇流器等产生的谐波。 如何满足最新的照明标准要求。 7.2.2 家用电器 洗衣机、空调、电脑、电视机等家用电器的谐波发射。 产品设计中对谐波的考量。 7.2.3 充电桩与新能源汽车 电动汽车充电设备对电网的谐波影响。 充电桩的谐波控制技术。 7.3 智能电网与谐波管理 智能电网对谐波电流的监测与管理。 谐波测量在电网运行中的作用。 电网接入标准的谐波要求。 7.4 案例分析 选取典型工程案例，详细分析其谐波问题、测试过程、治理方案、以及治理效果。 总结不同应用场景下的谐波治理经验。 第八章：未来发展趋势与展望 8.1 更加严格的谐波标准 随着技术的进步和环保意识的提高，未来谐波标准将更加严格。 8.2 智能化谐波监测与治理 利用物联网、大数据、人工智能等技术，实现对电网谐波的实时监测、诊断和预测，并进行智能化的治理。 8.3 更高效、更经济的抑制技术 持续研发新型的滤波材料、拓扑结构和控制算法，以实现更高效率、更低成本的谐波抑制。 8.4 谐波与电能质量的整体性考量 将谐波治理融入更广泛的电能质量管理体系中，综合考虑电压波动、频率偏差、暂态过电压等多种电能质量问题。 8.5 跨学科的合作与交流 EMC、电力电子、通信、控制等领域之间的紧密合作，共同推动谐波治理技术的创新与发展。 本书力求在理论深度、技术广度和实践指导性之间取得平衡，希望能为读者提供有价值的参考，并促进相关领域的知识进步和技术发展。