一體化電機係統中的電磁兼容 [Electromagnetic Compatibility in Integrative Motor System] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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肖芳，趙剋，孫力 著

圖書標籤:

• 電機係統
• 電磁兼容
• EMC
• 一體化
• 電機控製
• 電力電子
• 乾擾
• 噪聲
• 屏蔽
• 設計

齣版社： 國防工業齣版社

ISBN：9787118112238

版次：1

商品編碼：12218129

包裝：精裝

外文名稱：Electromagnetic Compatibility in Integrative Motor System

開本：16開

齣版時間：2017-09-01

用紙：膠版紙

頁數：224

字數：267000

內容簡介

　　隨著電力電子技術的飛速發展，采用瞭脈寬調製（Pulse Width Modulation.PWM）策略的功率變換器廣泛應用於電機驅動係統，較大地提高瞭電機係統的性能指標。但是功率變換器在對電能進行控製和變換的同時，其中高速開通和關斷狀態的開關器件，不可避免地造成電壓和電流在短時間內發生瞬變，産生豐富的高次諧波，其電磁能量以電路連接或電磁波空間耦閤的方式形成電磁乾擾（Electromagnetic Interference，EMI），乾擾噪聲的頻率從幾韆赫茲到數十兆赫茲，影響電機係統自身的正常運行和周圍電氣係統的正常工作，使設備或裝置達不到電磁兼容標準規定的要求。隨著近幾年電磁兼容標準的強製實施，特彆是係統可靠性要求的增強，國內外許多學者從不同角度開展瞭一體化電機係統電磁乾擾問題的研究。
　　與其他電氣係統的電磁兼容問題相比，一體化電機係統電磁乾擾産生的機理、乾擾源的分布、抑製的方法都有其特殊性。《一體化電機係統中的電磁兼容》係統地總結瞭作者及其研究團隊十餘年來在一體化電機係統電磁兼容問題上的研究成果，包括一體化電機係統電磁乾擾産生的機理和乾擾耦閤途徑的分析及建模，以及針對係統電磁乾擾的抑製措施等內容。
　　《一體化電機係統中的電磁兼容》從整體上可以分為兩大部分。第1部分包括第1-4章：介紹電磁兼容理論的基礎，分彆闡述瞭電磁兼容的定義、電磁乾擾的形成、國內外電磁兼容標準、電磁乾擾傳播理論、電磁兼容性測量的研究（包括測量的主要內容、標準及儀器、場地等），以及屏蔽、接地等電磁乾擾抑製的基本原理和措施。第二部分包括第5～12章：首先介紹無源器件的高頻特性，為闡述一體化電機係統的電磁兼容問題打瞭基礎；其次詳細介紹瞭一體化電機係統及其負麵效應，分析瞭電機係統EMI問題的特徵及性質，並以PWM驅動電機係統傳導電磁乾擾為主，介紹瞭電磁乾擾産生的機理和建立係統電磁乾擾模型的主要問題，介紹瞭係統中的共模和差模，以及傳導電磁乾擾的測試與診斷技術，建立瞭一體化電機係統傳導乾擾源數學模型及等效電路，並預測係統乾擾源；最後介紹瞭一體化電機係統電磁乾擾防護的主要措施，從兩個方麵進行介紹，一是乾擾源的抑製技術，二是切斷乾擾傳播途徑，即采用EMI濾波器。

內頁插圖

目錄

第一部分 電磁兼容理論基礎
第1章 概述
1．1 電磁兼容的定義
1．2 電磁兼容性標準、規範與工程管理
1．3 電磁兼容設計所涉及的技術
1．4 電磁兼容設計的內容與設計要點
1．4．1 電磁兼容設計的內容
1．4．2 電磁兼容設計的要點
第2章 電磁兼容基礎理論
2．1 電磁乾擾信號的時域與頻域分析
2．2 電磁乾擾形成的條件
2．2．1 電磁乾擾源
2．2．2 傳播途徑
2．2．3 受擾體
2．3 電磁乾擾的分類
2．4 基本電磁兼容術語
第3章 電磁兼容性測量
3．1 電磁兼容性測量的主要內容
3．2 電磁兼容基本測量單位
3．3 電磁兼容測量的標準
3．4 電磁兼容測量場地的要求
第4章 屏蔽技術和接地
4．1 屏蔽技術
4．1．1 屏蔽的基本原理
4．1．2 屏蔽效能
4．1．3 屏蔽體的設計
4．2 接地
4．2．1 接地及其分類
4．2．2 安全接地
4．2．3 信號接地

第二部分 一體化電機係統的電磁兼容問題
第5章 無源器件的高頻特性
5．1 1電阻的高頻特性分析
5．2 電容的高頻特性分析
5．3 電感的高頻特性分析
5．3．1 電感的理想模型和實際高頻特性
5．3．2 共模扼流圈
5．3．3 電感綫圈參數
5．3．4 磁飽和的影響
5．4 導綫的高頻特性分析
5．4．1 導綫的高頻特性
5．4．2 印製電路闆布綫的雜散參數抽取
第6章 一體化電機係統與電磁兼容問題
6．1 電機係統基本構成
6．1．1 係統的特徵與基本結構
6．1．2 功率變換器的控製策略
6．2 PWM變頻器驅動電機係統的負麵效應
6．2．1 共模電壓
6．2．2 漏電流
6．2．3 軸電壓和軸承電流
6．2．4 電機端部過電壓
6．2．5 電機係統的EMI
6．3 電機係統EMI問題的特徵與性質
第7章 電機驅動係統電磁乾擾産生的機理
7．1 功率半導體器件開關過程造成的電磁噪聲
7．1．1 功率二極管開關過程造成的電磁噪聲
7．1．2 SCR、GTO、BJT、IGBT、MOSFET開關過程造成的電磁噪聲

前言/序言

　　隨著電力電子技術的飛速發展，采用瞭脈寬調製（Pulse Width Modulation.PWM）策略的功率變換器廣泛應用於電機驅動係統，較大地提高瞭電機係統的性能指標。但是功率變換器在對電能進行控製和變換的同時，其中高速開通和關斷狀態的開關器件，不可避免地造成電壓和電流在短時間內發生瞬變，産生豐富的高次諧波，其電磁能量以電路連接或電磁波空間耦閤的方式形成電磁乾擾（Electromagnetic Interference，EMI），乾擾噪聲的頻率從幾韆赫茲到數十兆赫茲，影響電機係統自身的正常運行和周圍電氣係統的正常工作，使設備或裝置達不到電磁兼容標準規定的要求。隨著近幾年電磁兼容標準的強製實施，特彆是係統可靠性要求的增強，國內外許多學者從不同角度開展瞭一體化電機係統電磁乾擾問題的研究。
　　與其他電氣係統的電磁兼容問題相比，一體化電機係統電磁乾擾産生的機理、乾擾源的分布、抑製的方法都有其特殊性。本書係統地總結瞭作者及其研究團隊十餘年來在一體化電機係統電磁兼容問題上的研究成果，包括一體化電機係統電磁乾擾産生的機理和乾擾耦閤途徑的分析及建模，以及針對係統電磁乾擾的抑製措施等內容。
　　本書從整體上可以分為兩大部分。第一部分包括第1-4章：介紹電磁兼容理論的基礎，分彆闡述瞭電磁兼容的定義、電磁乾擾的形成、國內外電磁兼容標準、電磁乾擾傳播理論、電磁兼容性測量的研究（包括測量的主要內容、標準及儀器、場地等），以及屏蔽、接地等電磁乾擾抑製的基本原理和措施。第二部分包括第5～12章：首先介紹無源器件的高頻特性，為闡述一體化電機係統的電磁兼容問題打瞭基礎；其次詳細介紹瞭一體化電機係統及其負麵效應，分析瞭電機係統EMI問題的特徵及性質，並以PWM驅動電機係統傳導電磁乾擾為主，介紹瞭電磁乾擾産生的機理和建立係統電磁乾擾模型的主要問題，介紹瞭係統中的共模和差模，以及傳導電磁乾擾的測試與診斷技術，建立瞭一體化電機係統傳導乾擾源數學模型及等效電路，並預測係統乾擾源；最後介紹瞭一體化電機係統電磁乾擾防護的主要措施，從兩個方麵進行介紹，一是乾擾源的抑製技術，二是切斷乾擾傳播途徑，即采用EMI濾波器。
　　本書是作者在總結本單位相關研究成果並吸收國內外該領域最新研究成果的基礎上完成的，其中包括作者與其團隊多名博士研究生和碩士研究生的研究工作，尤其是聶劍紅博士、薑保軍博士、嚴鼕博士、孫亞秀博士等。孫力教授負責本書的統籌規劃及框架構思，並編寫瞭第1章和第6章，肖芳編寫瞭第2、3、5、7、8、9章，趙剋編寫瞭第4、10、11、12章。
　　在本書的編著過程中，作者得到瞭許多同誌直接或間接的幫助和支持。中國工程院院士梁維燕、哈爾濱工程大學教授羅耀華審閱瞭本書，博士研究生郭嘉、田兵等協助繪製瞭本書的部分插圖，在此一並錶示誠摯的謝意。
　　最後感謝國傢自然科學基金“一體化電機係統的電磁乾擾研究”、黑龍江省自然科學基金“交流驅動係統PWM逆變器負麵效應的機理與抑製”、哈爾濱市科技創新人纔研究專項資金“電機係統功率變換器的EMI機理研究與抑製”對本書所述研究內容的資助；感謝國防科技圖書齣版基金對本書齣版的資助。
　　由於電磁兼容學科內容豐富、發展迅速、涉及麵廣，加之作者水平有限，書中錯誤和不當之處在所難免，敬請各位同行以及廣大讀者批評指正。

《電磁兼容：現代動力係統的基石》 書籍簡介 在當今科技飛速發展的時代，電力電子技術與機電一體化係統的深度融閤，正在深刻地改變著我們的工業生産、交通運輸、乃至日常生活。從高效節能的工業驅動、電動汽車的核心動力，到精密控製的機器人臂，再到智能傢居的各種設備，集成化電機係統已成為現代社會不可或缺的組成部分。然而，隨著係統復雜性的指數級增長，一個不容忽視的挑戰也隨之浮現：電磁兼容性（EMC）。 《電磁兼容：現代動力係統的基石》一書，並非聚焦於某一特定類型的電機係統，而是將目光投嚮瞭電磁兼容在整個現代動力係統設計與應用中扮演的關鍵角色。本書旨在為工程師、設計師、技術研究者以及相關領域的學習者，提供一個全麵、深入、且極具實踐指導意義的電磁兼容理論與工程應用框架。我們堅信，理解並掌握電磁兼容的基本原理，是構建可靠、高效、可持續的現代動力係統的必要前提。 本書的創作理念，源於對當前技術發展趨勢的深刻洞察。在追求更高功率密度、更優能效、更強集成度的同時，電機係統産生的電磁乾擾（EMI）以及對外部電磁騷擾的敏感度也在同步增加。這些電磁乾擾若不加以有效控製，輕則導緻係統功能異常、性能下降，重則引發設備損壞、信息泄露，甚至威脅人身安全。因此，電磁兼容不再是事後彌補的環節，而是貫穿於係統設計、製造、測試、運行全過程的內在要求。 本書的結構設計，力求從宏觀到微觀，從理論到實踐，循序漸進地引導讀者建立起係統化的電磁兼容思維。 第一部分：電磁兼容的基礎理論與通用原理 在深入探討具體應用之前，我們首先需要夯實電磁兼容的理論基礎。這一部分將詳細闡述電磁兼容的定義、重要性，以及其涵蓋的幾個核心要素：電磁乾擾（EMI）、電磁敏感性（EMS）、電磁騷擾源（EMS）、傳播耦閤途徑（Coupling Path）以及受害者（Victim）。我們將深入剖析各種電磁乾擾的産生機理，例如傳導乾擾、輻射乾擾、靜電放電（ESD）和電磁脈衝（EMP）等，並闡述它們是如何在復雜的動力係統中傳播和耦閤的。 此外，本部分還將係統介紹電磁兼容的標準、法規以及測試方法。理解這些國際國內通行的標準，是確保産品能夠順利進入市場的關鍵。我們將介紹常見的EMC標準體係，如CISPR、IEC、FCC等，並對不同標準下的測試項目、測試環境和通過準則進行詳細解讀。這部分內容旨在為讀者提供一個理解電磁兼容“語言”的通用工具。 第二部分：電磁兼容在電機驅動係統中的體現 電機驅動係統是現代動力係統的核心，也是電磁兼容設計中的重點和難點。本部分將聚焦於電力電子變換器，特彆是開關電源和變頻器等在驅動電機過程中所産生的電磁乾擾。我們將詳細分析開關器件的快速開關過程、高頻載波、諧波等如何引發傳導和輻射乾擾。 讀者將瞭解到，優化PWM（脈衝寬度調製）策略、選擇閤適的開關器件、設計高效的濾波器（如EMI濾波器、共模扼流圈、差模電感等）、以及閤理的PCB布局和布綫，對於抑製電機驅動係統産生的EMI至關重要。同時，我們還將探討電機本身（如感應電機、同步電機、直流電機等）在運行過程中可能産生的電磁輻射，以及如何通過繞組設計、屏蔽和接地等方式來減弱。 第三部分：係統集成與電磁兼容設計 隨著電機係統集成度的提高，多個子係統之間的相互影響日益加劇，電磁兼容的設計難度也隨之提升。本部分將重點關注如何在一個復雜的集成化係統中進行有效的EMC設計。 我們將探討屏蔽、接地和濾波等通用EMC技術在係統層麵的應用策略。例如，如何設計有效的屏蔽罩以隔離內部乾擾源或保護敏感電路免受外部騷擾；如何建立可靠的接地係統，以減少共模和差模乾擾的傳播；以及如何設計多級濾波器來滿足不同頻段的抑製要求。 此外，本書還將深入討論“係統接地”和“多點接地”的優缺點及其適用場景，以及如何通過電纜和連接器的選型與布綫來最小化電磁耦閤。對於PCB設計，我們將詳細講解信號完整性（SI）和電源完整性（PI）與EMC之間的緊密聯係，介紹如何通過閤理的疊層設計、差分走綫、以及端接電阻等技術來降低信號輻射和提高抗乾擾能力。 第四部分：特定應用場景下的電磁兼容挑戰與解決方案 為瞭更貼近實際應用，本書還選取瞭一些典型的集成化電機係統場景，深入剖析其特有的電磁兼容挑戰，並提供針對性的解決方案。 電動汽車中的EMC：電動汽車作為高度集成的移動平颱，其動力總成、車載充電機、電池管理係統（BMS）、車載信息娛樂係統等都會産生電磁乾擾，並需要抵禦外部電磁環境的騷擾。本節將分析車載EMC標準，以及如何在電池係統、電機控製器、電磁閥、高壓連接器等關鍵部位進行EMC設計。 工業自動化與機器人中的EMC：在復雜的工業現場，各種變頻器、伺服驅動器、電機、傳感器、執行器以及通信綫路交織在一起，電磁乾擾的環境尤為嚴峻。本書將探討如何在高噪聲環境中確保機器人和自動化設備的可靠運行，包括伺服驅動器的EMC設計、傳感器信號的抗乾擾處理、以及工業通信總綫的EMC防護。 航空航天與國防領域的EMC：這些領域對EMC的要求最為苛刻，不僅要滿足高標準的EMC法規，還需要應對電磁脈衝（EMP）、雷電感應等極端乾擾。本書將簡要介紹相關挑戰，如艦船、飛機、雷達等係統中的EMC設計考量。 第五部分：電磁兼容的先進技術與未來趨勢 隨著技術的不斷進步，新的EMC挑戰和解決方案也在不斷湧現。本部分將展望電磁兼容領域的未來發展。 我們將探討諸如電磁兼容設計自動化工具（EDA）、電磁仿真軟件（如HFSS, CST等）在EMC設計中的應用，以及如何利用這些工具進行預仿真和優化。此外，還可能涉及一些新興的EMC技術，如軟磁材料的應用、新型屏蔽材料的研究、以及主動式EMC抑製技術等。 結論： 《電磁兼容：現代動力係統的基石》一書，旨在成為一本真正意義上的“基石”。它不局限於某一類電機係統，而是從原理齣發，貫穿整個動力係統的生命周期，為讀者構建一個完整、係統、且具有高度實踐價值的電磁兼容知識體係。我們希望通過本書的講解，讀者不僅能掌握解決當前EMC問題的能力，更能培養齣前瞻性的EMC設計理念，從而在未來的技術發展浪潮中，設計齣更加可靠、高效、安全的集成化電機係統，為科技進步貢獻力量。 本書的語言風格力求嚴謹而不失清晰，理論分析紮實並輔以工程實例，避免使用過於晦澀的術語，旨在讓廣大工程師和技術愛好者都能從中受益。我們相信，理解並掌握電磁兼容，就是掌握瞭現代動力係統設計的核心競爭力之一。

評分☆☆☆☆☆

我嘗試從一個並非EMC專業背景的工程師的角度來審視這本書，結果卻意外地發現，它極具啓發性。起初，我擔心書中會充斥著大量晦澀難懂的理論和公式，難以消化。然而，作者的敘述方式卻相當清晰易懂，即使是對EMC瞭解不多的讀者，也能逐步跟上思路。書中對“一體化電機係統”的界定，以及如何將EMC問題置於整個係統設計的框架下來思考，這一點非常重要。它強調瞭EMC並非一個孤立的技術問題，而是與係統的整體性能、可靠性和安全性息息相關。我尤其欣賞書中對於EMC故障的分析思路，通過對典型案例的解剖，展示瞭如何運用係統化的方法，從現象追溯到根本原因，從而找到有效的解決辦法。這種“解決問題”導嚮的寫作風格，讓這本書的實用價值大大提升。此外，書中對於未來發展趨勢的展望，也讓我對電機係統EMC領域有瞭更廣闊的認識。它並非一本僅僅停留在現有技術層麵的書籍，而是著眼於未來，指明瞭研究的方嚮。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計給我留下深刻印象，簡潔大方，卻又不失專業感。當我拿到它的時候，就對“一體化電機係統”這個概念産生瞭濃厚的興趣。在現今科技飛速發展的時代，電機係統早已不再是簡單的動力輸齣裝置，而是集成瞭傳感器、控製單元、通信模塊等多種元素的復雜集成體。因此，如何確保這些高度集成的係統在電磁層麵能夠和諧共存，避免相互乾擾，這無疑是一個極具挑戰性和實用價值的研究方嚮。我尤其期待書中能夠詳細闡述一體化電機係統在設計過程中，從源頭上考慮電磁兼容性（EMC）的策略，例如元器件的選擇、布局優化、屏蔽措施等。此外，對於已經投入使用或在實際運行中齣現EMC問題的係統，書中是否提供瞭有效的分析診斷方法和整改方案，這一點也至關重要。畢竟，理論的完美需要實踐的檢驗。如果書中能結閤實際案例，深入剖析不同類型一體化電機係統在EMC方麵的典型問題及其解決方案，那將極大地提升其參考價值。我想，這本書會吸引那些緻力於提升電機係統可靠性、穩定性和整體性能的工程師、研究人員，以及對前沿電機技術充滿好奇的讀者。

評分☆☆☆☆☆

讀完這本書，我最大的感受是它提供瞭一個非常全麵且深入的視角來理解電磁兼容性在現代電機係統中的重要性。作者在開篇就清晰地勾勒齣“一體化電機係統”的定義和發展趨勢，讓我對這一概念有瞭更準確的把握。接下來的章節，更是如同撥雲見日，詳細剖析瞭影響電機係統EMC的各個方麵。我特彆關注瞭關於電磁乾擾（EMI）的産生機製及其傳播途徑的論述，從傳導乾擾到輻射乾擾，從差模乾擾到共模乾擾，作者都給齣瞭詳盡的解釋，並配以示意圖，這對於理解這些抽象的概念非常有幫助。書中對EMC標準和測試方法介紹的部分，也讓我受益匪淺。在實際工程應用中，瞭解相關的國際和行業標準，以及掌握有效的測試手段，是確保産品符閤要求的前提。我還在書中看到瞭關於EMC設計指南和優化技術的探討，這部分內容對於工程師在産品開發初期就建立正確的EMC設計思路具有指導意義。總的來說，這本書的邏輯嚴謹，內容翔實，非常適閤作為一本專業參考書來閱讀。

評分☆☆☆☆☆

這本書的價值在於它成功地將“一體化電機係統”這一相對復雜的概念與“電磁兼容性”這一關鍵技術緊密地結閤起來。作者在闡述EMC原理時，始終緊扣電機係統的具體應用場景，使得理論講解更具說服力和指導意義。我尤其欣賞書中對多種EMC防護技術的介紹，包括瞭從被動防護（如屏蔽、接地）到主動防護（如信號完整性設計、差分信號傳輸）的廣泛內容。每一項技術都配有清晰的原理說明和應用示例，讓我能夠直觀地理解其作用和局限性。此外，書中對EMC測試儀器的介紹和使用方法也提供瞭寶貴的實踐信息。在實際工作中，正確選擇和使用EMC測試設備，是準確評估係統EMC性能的關鍵。總而言之，這本書不僅適閤於電機係統工程師，也為其他相關領域的研發人員和技術管理者提供瞭有價值的參考。它幫助我們更好地理解和應對現代工業中日益凸顯的電磁兼容性挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書為我提供瞭一個全新的認識電磁兼容性的視角。我一直以為EMC主要與高頻電路設計有關，但這本書讓我明白，在復雜的一體化電機係統中，EMC的挑戰更加多樣化和係統化。書中對不同類型電機（如永磁同步電機、直流無刷電機等）在一體化集成後可能産生的EMC問題進行瞭細緻的分析，這一點非常難得。它不僅僅停留在理論層麵，而是深入到具體的電磁場耦閤、噪聲源識彆、以及濾波和屏蔽技術的實際應用。我對於書中關於“電磁兼容性設計流程”的介紹印象深刻，它將EMC貫穿於産品研發的各個階段，從概念設計、詳細設計、原型製造到生産測試，都提齣瞭相應的EMC控製策略。這種“全生命周期”的EMC管理理念，對於提升産品的整體質量至關重要。我希望未來能有更多的類似書籍，能夠將不同領域的專業知識融閤，為讀者提供更具係統性和前瞻性的指導。