一体化电机系统中的电磁兼容 [Electromagnetic Compatibility in Integrative Motor System] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

肖芳，赵克，孙力 著

图书标签:

• 电机系统
• 电磁兼容
• EMC
• 一体化
• 电机控制
• 电力电子
• 干扰
• 噪声
• 屏蔽
• 设计

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118112238

版次：1

商品编码：12218129

包装：精装

外文名称：Electromagnetic Compatibility in Integrative Motor System

开本：16开

出版时间：2017-09-01

用纸：胶版纸

页数：224

字数：267000

内容简介

　　随着电力电子技术的飞速发展，采用了脉宽调制（Pulse Width Modulation.PWM）策略的功率变换器广泛应用于电机驱动系统，较大地提高了电机系统的性能指标。但是功率变换器在对电能进行控制和变换的同时，其中高速开通和关断状态的开关器件，不可避免地造成电压和电流在短时间内发生瞬变，产生丰富的高次谐波，其电磁能量以电路连接或电磁波空间耦合的方式形成电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI），干扰噪声的频率从几千赫兹到数十兆赫兹，影响电机系统自身的正常运行和周围电气系统的正常工作，使设备或装置达不到电磁兼容标准规定的要求。随着近几年电磁兼容标准的强制实施，特别是系统可靠性要求的增强，国内外许多学者从不同角度开展了一体化电机系统电磁干扰问题的研究。
　　与其他电气系统的电磁兼容问题相比，一体化电机系统电磁干扰产生的机理、干扰源的分布、抑制的方法都有其特殊性。《一体化电机系统中的电磁兼容》系统地总结了作者及其研究团队十余年来在一体化电机系统电磁兼容问题上的研究成果，包括一体化电机系统电磁干扰产生的机理和干扰耦合途径的分析及建模，以及针对系统电磁干扰的抑制措施等内容。
　　《一体化电机系统中的电磁兼容》从整体上可以分为两大部分。第1部分包括第1-4章：介绍电磁兼容理论的基础，分别阐述了电磁兼容的定义、电磁干扰的形成、国内外电磁兼容标准、电磁干扰传播理论、电磁兼容性测量的研究（包括测量的主要内容、标准及仪器、场地等），以及屏蔽、接地等电磁干扰抑制的基本原理和措施。第二部分包括第5～12章：首先介绍无源器件的高频特性，为阐述一体化电机系统的电磁兼容问题打了基础；其次详细介绍了一体化电机系统及其负面效应，分析了电机系统EMI问题的特征及性质，并以PWM驱动电机系统传导电磁干扰为主，介绍了电磁干扰产生的机理和建立系统电磁干扰模型的主要问题，介绍了系统中的共模和差模，以及传导电磁干扰的测试与诊断技术，建立了一体化电机系统传导干扰源数学模型及等效电路，并预测系统干扰源；最后介绍了一体化电机系统电磁干扰防护的主要措施，从两个方面进行介绍，一是干扰源的抑制技术，二是切断干扰传播途径，即采用EMI滤波器。

内页插图

目录

第一部分 电磁兼容理论基础
第1章 概述
1．1 电磁兼容的定义
1．2 电磁兼容性标准、规范与工程管理
1．3 电磁兼容设计所涉及的技术
1．4 电磁兼容设计的内容与设计要点
1．4．1 电磁兼容设计的内容
1．4．2 电磁兼容设计的要点
第2章 电磁兼容基础理论
2．1 电磁干扰信号的时域与频域分析
2．2 电磁干扰形成的条件
2．2．1 电磁干扰源
2．2．2 传播途径
2．2．3 受扰体
2．3 电磁干扰的分类
2．4 基本电磁兼容术语
第3章 电磁兼容性测量
3．1 电磁兼容性测量的主要内容
3．2 电磁兼容基本测量单位
3．3 电磁兼容测量的标准
3．4 电磁兼容测量场地的要求
第4章 屏蔽技术和接地
4．1 屏蔽技术
4．1．1 屏蔽的基本原理
4．1．2 屏蔽效能
4．1．3 屏蔽体的设计
4．2 接地
4．2．1 接地及其分类
4．2．2 安全接地
4．2．3 信号接地

第二部分 一体化电机系统的电磁兼容问题
第5章 无源器件的高频特性
5．1 1电阻的高频特性分析
5．2 电容的高频特性分析
5．3 电感的高频特性分析
5．3．1 电感的理想模型和实际高频特性
5．3．2 共模扼流圈
5．3．3 电感线圈参数
5．3．4 磁饱和的影响
5．4 导线的高频特性分析
5．4．1 导线的高频特性
5．4．2 印制电路板布线的杂散参数抽取
第6章 一体化电机系统与电磁兼容问题
6．1 电机系统基本构成
6．1．1 系统的特征与基本结构
6．1．2 功率变换器的控制策略
6．2 PWM变频器驱动电机系统的负面效应
6．2．1 共模电压
6．2．2 漏电流
6．2．3 轴电压和轴承电流
6．2．4 电机端部过电压
6．2．5 电机系统的EMI
6．3 电机系统EMI问题的特征与性质
第7章 电机驱动系统电磁干扰产生的机理
7．1 功率半导体器件开关过程造成的电磁噪声
7．1．1 功率二极管开关过程造成的电磁噪声
7．1．2 SCR、GTO、BJT、IGBT、MOSFET开关过程造成的电磁噪声

前言/序言

　　随着电力电子技术的飞速发展，采用了脉宽调制（Pulse Width Modulation.PWM）策略的功率变换器广泛应用于电机驱动系统，较大地提高了电机系统的性能指标。但是功率变换器在对电能进行控制和变换的同时，其中高速开通和关断状态的开关器件，不可避免地造成电压和电流在短时间内发生瞬变，产生丰富的高次谐波，其电磁能量以电路连接或电磁波空间耦合的方式形成电磁干扰（Electromagnetic Interference，EMI），干扰噪声的频率从几千赫兹到数十兆赫兹，影响电机系统自身的正常运行和周围电气系统的正常工作，使设备或装置达不到电磁兼容标准规定的要求。随着近几年电磁兼容标准的强制实施，特别是系统可靠性要求的增强，国内外许多学者从不同角度开展了一体化电机系统电磁干扰问题的研究。
　　与其他电气系统的电磁兼容问题相比，一体化电机系统电磁干扰产生的机理、干扰源的分布、抑制的方法都有其特殊性。本书系统地总结了作者及其研究团队十余年来在一体化电机系统电磁兼容问题上的研究成果，包括一体化电机系统电磁干扰产生的机理和干扰耦合途径的分析及建模，以及针对系统电磁干扰的抑制措施等内容。
　　本书从整体上可以分为两大部分。第一部分包括第1-4章：介绍电磁兼容理论的基础，分别阐述了电磁兼容的定义、电磁干扰的形成、国内外电磁兼容标准、电磁干扰传播理论、电磁兼容性测量的研究（包括测量的主要内容、标准及仪器、场地等），以及屏蔽、接地等电磁干扰抑制的基本原理和措施。第二部分包括第5～12章：首先介绍无源器件的高频特性，为阐述一体化电机系统的电磁兼容问题打了基础；其次详细介绍了一体化电机系统及其负面效应，分析了电机系统EMI问题的特征及性质，并以PWM驱动电机系统传导电磁干扰为主，介绍了电磁干扰产生的机理和建立系统电磁干扰模型的主要问题，介绍了系统中的共模和差模，以及传导电磁干扰的测试与诊断技术，建立了一体化电机系统传导干扰源数学模型及等效电路，并预测系统干扰源；最后介绍了一体化电机系统电磁干扰防护的主要措施，从两个方面进行介绍，一是干扰源的抑制技术，二是切断干扰传播途径，即采用EMI滤波器。
　　本书是作者在总结本单位相关研究成果并吸收国内外该领域最新研究成果的基础上完成的，其中包括作者与其团队多名博士研究生和硕士研究生的研究工作，尤其是聂剑红博士、姜保军博士、严冬博士、孙亚秀博士等。孙力教授负责本书的统筹规划及框架构思，并编写了第1章和第6章，肖芳编写了第2、3、5、7、8、9章，赵克编写了第4、10、11、12章。
　　在本书的编著过程中，作者得到了许多同志直接或间接的帮助和支持。中国工程院院士梁维燕、哈尔滨工程大学教授罗耀华审阅了本书，博士研究生郭嘉、田兵等协助绘制了本书的部分插图，在此一并表示诚挚的谢意。
　　最后感谢国家自然科学基金“一体化电机系统的电磁干扰研究”、黑龙江省自然科学基金“交流驱动系统PWM逆变器负面效应的机理与抑制”、哈尔滨市科技创新人才研究专项资金“电机系统功率变换器的EMI机理研究与抑制”对本书所述研究内容的资助；感谢国防科技图书出版基金对本书出版的资助。
　　由于电磁兼容学科内容丰富、发展迅速、涉及面广，加之作者水平有限，书中错误和不当之处在所难免，敬请各位同行以及广大读者批评指正。

《电磁兼容：现代动力系统的基石》 书籍简介 在当今科技飞速发展的时代，电力电子技术与机电一体化系统的深度融合，正在深刻地改变着我们的工业生产、交通运输、乃至日常生活。从高效节能的工业驱动、电动汽车的核心动力，到精密控制的机器人臂，再到智能家居的各种设备，集成化电机系统已成为现代社会不可或缺的组成部分。然而，随着系统复杂性的指数级增长，一个不容忽视的挑战也随之浮现：电磁兼容性（EMC）。 《电磁兼容：现代动力系统的基石》一书，并非聚焦于某一特定类型的电机系统，而是将目光投向了电磁兼容在整个现代动力系统设计与应用中扮演的关键角色。本书旨在为工程师、设计师、技术研究者以及相关领域的学习者，提供一个全面、深入、且极具实践指导意义的电磁兼容理论与工程应用框架。我们坚信，理解并掌握电磁兼容的基本原理，是构建可靠、高效、可持续的现代动力系统的必要前提。 本书的创作理念，源于对当前技术发展趋势的深刻洞察。在追求更高功率密度、更优能效、更强集成度的同时，电机系统产生的电磁干扰（EMI）以及对外部电磁骚扰的敏感度也在同步增加。这些电磁干扰若不加以有效控制，轻则导致系统功能异常、性能下降，重则引发设备损坏、信息泄露，甚至威胁人身安全。因此，电磁兼容不再是事后弥补的环节，而是贯穿于系统设计、制造、测试、运行全过程的内在要求。 本书的结构设计，力求从宏观到微观，从理论到实践，循序渐进地引导读者建立起系统化的电磁兼容思维。 第一部分：电磁兼容的基础理论与通用原理 在深入探讨具体应用之前，我们首先需要夯实电磁兼容的理论基础。这一部分将详细阐述电磁兼容的定义、重要性，以及其涵盖的几个核心要素：电磁干扰（EMI）、电磁敏感性（EMS）、电磁骚扰源（EMS）、传播耦合途径（Coupling Path）以及受害者（Victim）。我们将深入剖析各种电磁干扰的产生机理，例如传导干扰、辐射干扰、静电放电（ESD）和电磁脉冲（EMP）等，并阐述它们是如何在复杂的动力系统中传播和耦合的。 此外，本部分还将系统介绍电磁兼容的标准、法规以及测试方法。理解这些国际国内通行的标准，是确保产品能够顺利进入市场的关键。我们将介绍常见的EMC标准体系，如CISPR、IEC、FCC等，并对不同标准下的测试项目、测试环境和通过准则进行详细解读。这部分内容旨在为读者提供一个理解电磁兼容“语言”的通用工具。 第二部分：电磁兼容在电机驱动系统中的体现 电机驱动系统是现代动力系统的核心，也是电磁兼容设计中的重点和难点。本部分将聚焦于电力电子变换器，特别是开关电源和变频器等在驱动电机过程中所产生的电磁干扰。我们将详细分析开关器件的快速开关过程、高频载波、谐波等如何引发传导和辐射干扰。 读者将了解到，优化PWM（脉冲宽度调制）策略、选择合适的开关器件、设计高效的滤波器（如EMI滤波器、共模扼流圈、差模电感等）、以及合理的PCB布局和布线，对于抑制电机驱动系统产生的EMI至关重要。同时，我们还将探讨电机本身（如感应电机、同步电机、直流电机等）在运行过程中可能产生的电磁辐射，以及如何通过绕组设计、屏蔽和接地等方式来减弱。 第三部分：系统集成与电磁兼容设计 随着电机系统集成度的提高，多个子系统之间的相互影响日益加剧，电磁兼容的设计难度也随之提升。本部分将重点关注如何在一个复杂的集成化系统中进行有效的EMC设计。 我们将探讨屏蔽、接地和滤波等通用EMC技术在系统层面的应用策略。例如，如何设计有效的屏蔽罩以隔离内部干扰源或保护敏感电路免受外部骚扰；如何建立可靠的接地系统，以减少共模和差模干扰的传播；以及如何设计多级滤波器来满足不同频段的抑制要求。 此外，本书还将深入讨论“系统接地”和“多点接地”的优缺点及其适用场景，以及如何通过电缆和连接器的选型与布线来最小化电磁耦合。对于PCB设计，我们将详细讲解信号完整性（SI）和电源完整性（PI）与EMC之间的紧密联系，介绍如何通过合理的叠层设计、差分走线、以及端接电阻等技术来降低信号辐射和提高抗干扰能力。 第四部分：特定应用场景下的电磁兼容挑战与解决方案 为了更贴近实际应用，本书还选取了一些典型的集成化电机系统场景，深入剖析其特有的电磁兼容挑战，并提供针对性的解决方案。 电动汽车中的EMC：电动汽车作为高度集成的移动平台，其动力总成、车载充电机、电池管理系统（BMS）、车载信息娱乐系统等都会产生电磁干扰，并需要抵御外部电磁环境的骚扰。本节将分析车载EMC标准，以及如何在电池系统、电机控制器、电磁阀、高压连接器等关键部位进行EMC设计。 工业自动化与机器人中的EMC：在复杂的工业现场，各种变频器、伺服驱动器、电机、传感器、执行器以及通信线路交织在一起，电磁干扰的环境尤为严峻。本书将探讨如何在高噪声环境中确保机器人和自动化设备的可靠运行，包括伺服驱动器的EMC设计、传感器信号的抗干扰处理、以及工业通信总线的EMC防护。 航空航天与国防领域的EMC：这些领域对EMC的要求最为苛刻，不仅要满足高标准的EMC法规，还需要应对电磁脉冲（EMP）、雷电感应等极端干扰。本书将简要介绍相关挑战，如舰船、飞机、雷达等系统中的EMC设计考量。 第五部分：电磁兼容的先进技术与未来趋势 随着技术的不断进步，新的EMC挑战和解决方案也在不断涌现。本部分将展望电磁兼容领域的未来发展。 我们将探讨诸如电磁兼容设计自动化工具（EDA）、电磁仿真软件（如HFSS, CST等）在EMC设计中的应用，以及如何利用这些工具进行预仿真和优化。此外，还可能涉及一些新兴的EMC技术，如软磁材料的应用、新型屏蔽材料的研究、以及主动式EMC抑制技术等。 结论： 《电磁兼容：现代动力系统的基石》一书，旨在成为一本真正意义上的“基石”。它不局限于某一类电机系统，而是从原理出发，贯穿整个动力系统的生命周期，为读者构建一个完整、系统、且具有高度实践价值的电磁兼容知识体系。我们希望通过本书的讲解，读者不仅能掌握解决当前EMC问题的能力，更能培养出前瞻性的EMC设计理念，从而在未来的技术发展浪潮中，设计出更加可靠、高效、安全的集成化电机系统，为科技进步贡献力量。 本书的语言风格力求严谨而不失清晰，理论分析扎实并辅以工程实例，避免使用过于晦涩的术语，旨在让广大工程师和技术爱好者都能从中受益。我们相信，理解并掌握电磁兼容，就是掌握了现代动力系统设计的核心竞争力之一。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下深刻印象，简洁大方，却又不失专业感。当我拿到它的时候，就对“一体化电机系统”这个概念产生了浓厚的兴趣。在现今科技飞速发展的时代，电机系统早已不再是简单的动力输出装置，而是集成了传感器、控制单元、通信模块等多种元素的复杂集成体。因此，如何确保这些高度集成的系统在电磁层面能够和谐共存，避免相互干扰，这无疑是一个极具挑战性和实用价值的研究方向。我尤其期待书中能够详细阐述一体化电机系统在设计过程中，从源头上考虑电磁兼容性（EMC）的策略，例如元器件的选择、布局优化、屏蔽措施等。此外，对于已经投入使用或在实际运行中出现EMC问题的系统，书中是否提供了有效的分析诊断方法和整改方案，这一点也至关重要。毕竟，理论的完美需要实践的检验。如果书中能结合实际案例，深入剖析不同类型一体化电机系统在EMC方面的典型问题及其解决方案，那将极大地提升其参考价值。我想，这本书会吸引那些致力于提升电机系统可靠性、稳定性和整体性能的工程师、研究人员，以及对前沿电机技术充满好奇的读者。

评分☆☆☆☆☆

我尝试从一个并非EMC专业背景的工程师的角度来审视这本书，结果却意外地发现，它极具启发性。起初，我担心书中会充斥着大量晦涩难懂的理论和公式，难以消化。然而，作者的叙述方式却相当清晰易懂，即使是对EMC了解不多的读者，也能逐步跟上思路。书中对“一体化电机系统”的界定，以及如何将EMC问题置于整个系统设计的框架下来思考，这一点非常重要。它强调了EMC并非一个孤立的技术问题，而是与系统的整体性能、可靠性和安全性息息相关。我尤其欣赏书中对于EMC故障的分析思路，通过对典型案例的解剖，展示了如何运用系统化的方法，从现象追溯到根本原因，从而找到有效的解决办法。这种“解决问题”导向的写作风格，让这本书的实用价值大大提升。此外，书中对于未来发展趋势的展望，也让我对电机系统EMC领域有了更广阔的认识。它并非一本仅仅停留在现有技术层面的书籍，而是着眼于未来，指明了研究的方向。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我最大的感受是它提供了一个非常全面且深入的视角来理解电磁兼容性在现代电机系统中的重要性。作者在开篇就清晰地勾勒出“一体化电机系统”的定义和发展趋势，让我对这一概念有了更准确的把握。接下来的章节，更是如同拨云见日，详细剖析了影响电机系统EMC的各个方面。我特别关注了关于电磁干扰（EMI）的产生机制及其传播途径的论述，从传导干扰到辐射干扰，从差模干扰到共模干扰，作者都给出了详尽的解释，并配以示意图，这对于理解这些抽象的概念非常有帮助。书中对EMC标准和测试方法介绍的部分，也让我受益匪浅。在实际工程应用中，了解相关的国际和行业标准，以及掌握有效的测试手段，是确保产品符合要求的前提。我还在书中看到了关于EMC设计指南和优化技术的探讨，这部分内容对于工程师在产品开发初期就建立正确的EMC设计思路具有指导意义。总的来说，这本书的逻辑严谨，内容翔实，非常适合作为一本专业参考书来阅读。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值在于它成功地将“一体化电机系统”这一相对复杂的概念与“电磁兼容性”这一关键技术紧密地结合起来。作者在阐述EMC原理时，始终紧扣电机系统的具体应用场景，使得理论讲解更具说服力和指导意义。我尤其欣赏书中对多种EMC防护技术的介绍，包括了从被动防护（如屏蔽、接地）到主动防护（如信号完整性设计、差分信号传输）的广泛内容。每一项技术都配有清晰的原理说明和应用示例，让我能够直观地理解其作用和局限性。此外，书中对EMC测试仪器的介绍和使用方法也提供了宝贵的实践信息。在实际工作中，正确选择和使用EMC测试设备，是准确评估系统EMC性能的关键。总而言之，这本书不仅适合于电机系统工程师，也为其他相关领域的研发人员和技术管理者提供了有价值的参考。它帮助我们更好地理解和应对现代工业中日益凸显的电磁兼容性挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书为我提供了一个全新的认识电磁兼容性的视角。我一直以为EMC主要与高频电路设计有关，但这本书让我明白，在复杂的一体化电机系统中，EMC的挑战更加多样化和系统化。书中对不同类型电机（如永磁同步电机、直流无刷电机等）在一体化集成后可能产生的EMC问题进行了细致的分析，这一点非常难得。它不仅仅停留在理论层面，而是深入到具体的电磁场耦合、噪声源识别、以及滤波和屏蔽技术的实际应用。我对于书中关于“电磁兼容性设计流程”的介绍印象深刻，它将EMC贯穿于产品研发的各个阶段，从概念设计、详细设计、原型制造到生产测试，都提出了相应的EMC控制策略。这种“全生命周期”的EMC管理理念，对于提升产品的整体质量至关重要。我希望未来能有更多的类似书籍，能够将不同领域的专业知识融合，为读者提供更具系统性和前瞻性的指导。