电力电子系统电磁兼容设计基础

　　本书系统、全面地分析了现代电磁干扰源、干扰耦合途径、电磁干扰抑制基本原理和电磁兼容设计基础、测量基础及试验方法，结合国内外在电磁兼容领域的最新研究成果，系统、详细地阐述了电力电子电路和系统的电磁干扰分析、建模以及抑制方法。本书既考虑到电磁兼容技术在各应用领域的共性，又充分考虑到其在电力电子装置和系统中的特殊性，适用于电气工程、机械电子工程、通信与信息系统、测量及仪器学科的研究生课程，也可作为电气工程及其自动化、电子信息工程、自动化、电子科学与技术等本科专业高年级大学生的选修教材，还可作为在智能电网、电子信息、新能源汽车、轨道交通、航空航天、机器人等行业从事实际工程开发工作的有关工程技术人员的参考书。

　　陈恒林， 1979年生，江西吉安人，工学博士，现任浙江大学电气工程学院副教授，博士生导师，研究方向主要是电力电子系统电磁兼容技术。陈恒林博士长期致力于电力电子系统电磁兼容建模方法的研究和应用，突破了复杂电力电子系统中非线性阻抗建模的难题，创建了电力电子系统级电磁兼容建模及量化设计方法，大幅提高了高压大功率电力电子系统的电磁兼容建模与设计水平。提出的一系列原创电磁兼容建模和设计方法在电力电子与电力传动相关领域具有普适性，已应用于中国电力科学研究院、广东美的制冷设备有限公司、阳光电源股份有限公司、中车株洲电力机车研究所、中车青岛四方车辆研究所、中国北方车辆研究所、思源电气股份有限公司、南京晨光集团有限责任公司等多家重点企业产品的电磁兼容建模及优化设计。作为负责人，承担电磁兼容科研项目20余项，包括国家基础加强重点项目、国家自然科学基金项目、企业重大横向项目等，已获授权发明专利15件，发表电磁兼容技术相关高水平论文90余篇。由于在电力电子系统电磁兼容建模方面的突出贡献，陈恒林博士在2016年获得IEEE EMC Society青年科学家奖。

前言
第1章绪论1
1.1电磁兼容的基本概念1
1.2电磁干扰三要素5
1.3电磁兼容术语6
1.4计量单位及换算关系7
1.5电磁兼容标准与测量10
1.5.1电磁兼容标准10
1.5.2电磁兼容测量基础11
1.6电磁兼容技术的发展趋势及知识领域14
第2章电磁干扰源18
2.1电磁干扰源的一般分类18
2.2自然干扰源18
2.3人为干扰源19
2.3.1元器件固有噪声19
2.3.2物理或化学噪声源21
2.3.3放电噪声22
2.3.4电磁波辐射噪声26
2.3.5半导体器件开关过程引起的噪声27
2.3.6宽禁带半导体器件应用中的噪声30
2.4脉冲类信号的频谱估算34
第3章电磁干扰的耦合途径36
3.1传导耦合37
3.1.1直接传导耦合37
3.1.2公共阻抗耦合45
3.1.3转移阻抗耦合48
3.2辐射耦合48
3.2.1直线电流元的电磁辐射49
3.2.2磁偶极子的电磁辐射51
3.2.3近场区和远场区的特性52
3.2.4导线、迹线、电缆等结构的简单发射模型54
3.2.5导线、迹线、电缆等结构的耦合模型58
第4章瞬态干扰与电磁敏感性试验62
4.1瞬态干扰62
4.2浪涌64
4.2.1浪涌的产生和危害64
4.2.2浪涌抗扰性试验66
4.2.3浪涌防护68
4.3电快速瞬变脉冲群79
4.3.1脉冲群的产生和危害79
4.3.2电快速瞬变脉冲群抗扰性试验80
4.3.3脉冲群防护82
4.4静电放电83
4.4.1静电放电原理和危害83
4.4.2静电放电测试88
4.4.3静电防护90
4.5瞬态噪声抑制器件96
第5章滤波技术100
5.1滤波技术概述100
5.2无源滤波器的概念101
5.2.1无源滤波器的二端口网络特性及插入损耗101
5.2.2无源滤波器的基本结构103
5.2.3阻抗失配问题104
5.3EMI滤波器的类型和特性107
5.3.1反射式滤波器108
5.3.2吸收式滤波器111
5.3.3电源线滤波器111
5.3.4有源滤波器113
5.3.5混合滤波器115
5.4EMI滤波器的设计116
5.4.1阻抗匹配情况下单级EMI滤波器的设计117
5.4.2多级滤波器的设计122
5.4.3阻抗失配情况下EMI滤波器的阻抗匹配网络124
5.4.4共模和差模滤波器的设计129
5.4.5滤波元件非理想特性的影响132
5.4.6EMI滤波器磁元件的电磁特性133
5.4.7滤波器的选择与安装140
第6章屏蔽技术143
6.1屏蔽概述143
6.2屏蔽的基本原理143
6.2.1电场屏蔽的基本原理143
6.2.2磁场屏蔽的基本原理144
6.2.3辐射电磁场屏蔽的基本机理146
6.3理想屏蔽体屏蔽效能的计算147
6.3.1衡量屏蔽体屏蔽效果的几种表示方法147
6.3.2电磁波的吸收损耗Ａ148
6.3.3电磁波的反射损耗R149
6.3.4电磁波的多次反射损耗Ｂ152
6.3.5屏蔽效能的计算153
6.3.6建筑物的屏蔽效能154
6.4不完整屏蔽对屏蔽效果的影响155
6.4.1缝隙的影响156
6.4.2开孔的影响156
6.4.3金属网的影响157
6.4.4薄膜及导电玻璃的影响158
6.4.5屏蔽电缆的影响158
6.5屏蔽体的设计158
6.5.1屏蔽体设计的一般原则159
6.5.2屏蔽层材料的选择159
6.5.3屏蔽体的结构设计161
6.5.4屏蔽体的工艺设计170
6.5.5电磁屏蔽材料171
第7章接地技术174
7.1接地的概念、作用与分类174
7.2安全地子系统174
7.2.1防止设备漏电的安全接地175
7.2.2防雷安全接地176
7.3信号地子系统177
7.3.1单点信号地系统177
7.3.2多点地网或地平面信号地系统179
7.3.3混合信号地系统180
7.3.4浮空信号地系统183
7.4机壳（架）地子系统184
7.5屏蔽地子系统185
7.5.1低电平、信号输入部分的屏蔽地子系统设计185
7.5.2高电平、功率输出部分的屏蔽地子系统设计193
7.6地线干扰的抑制措施193
7.6.1地线干扰的来源194
7.6.2隔离变压器195
7.6.3共模扼流圈196
7.7电子装置组合系统接地举例196
7.7.1集中控制组合装置的接地系统197
7.7.2大型分散组合系统的接地系统197
7.7.3计算机集中监控室的接地系统198
第8章电力电子电路电磁干扰分析200
8.1元器件的电磁干扰特性分析200
8.1.1无源器件的非理想特性200
8.1.2功率半导体的电磁干扰分析205
8.1.3高频变压器的电磁干扰分析207
8.2阻抗测量与参数提取208
8.2.1阻抗测量方法208
8.2.2模型参数提取方法212
8.3开关电源传导电磁干扰分析219
8.3.1Boost PFC的传导电磁干扰分析220
8.3.2反激电路的传导电磁干扰分析227
8.3.3近场干扰问题234
8.4逆变电路的传导电磁干扰分析235
8.4.1逆变电路结构与干扰源236
8.4.2差模干扰分析与抑制措施238
8.4.3共模干扰分析与抑制措施240
8.5电力电子电路辐射电磁干扰分析244
8.5.1辐射发射产生机理244
8.5.2辐射发射的抑制246
第9章电力电子电磁干扰源抑制248
9.1电力电子装置谐波和开关瞬态干扰源分析248
9.2电力电子装置谐波分析249
9.2.1大功率整流器和逆变器250
9.2.2晶闸管换流器254
9.2.3PWM整流装置的谐波257
9.3电力电子装置谐波抑制261
9.3.1多重化技术261
9.3.2无源电力滤波263
9.3.3有源电力滤波265
9.3.4混合滤波器设计268
9.4电力电子电路开关瞬态干扰的缓冲与吸收269
9.5基于调制的电磁干扰抑制方法271
第10章电力电子系统电磁干扰建模及抑制274
10.1电机驱动系统电磁干扰建模及抑制274
10.1.1电机驱动系统电磁干扰源和耦合路径274
10.1.2电机驱动系统电磁干扰建模275
10.1.3电机驱动系统电磁干扰抑制283