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編輯推薦:
华中科技大学裴雪军教授在电磁兼容领域深耕多年,成果斐然。这本教材融合裴教授多年电力电子电磁兼容教学和科研的杰出成果,注重新知识和新技术,着力培养读者理解电磁干扰本质的能力,并在此基础上指导设计出电磁兼容性更好的电力电子装置及系统。除了理论分析,本书的特色时有工程案例与详细设计过程,并随书附录了电磁兼容模型代码和仿真操作指南。强烈推荐给电力电子专业的高年级本科生和研究生。
內容簡介:
电力电子装置及系统的电磁兼容问题是目前新能源、储能、电动汽车等行业的共性技术难题。本书总结了作者20 年来对电力电子装置及系统电磁兼容的研究成果,幵吸收了国内外关于电磁兼容最新的标准规范和理论方法;全面介绍了电力电子装置及系统电磁兼容的原理特点、测试方法、设计理论和实际应用。 本书全面涵盖了电力电子装置及系统传导与辐射电磁干扰的理论分析、建模仿真和诊断抑制等内容,既有理论分析与基本原理阐述,又有工程案例与详细设计过程,内容全面丰富、深入浅出,具有较强的理论性和实用性。 本书适用于高等院校中从事电力电子装置电磁兼容设计的教师,也适用于科研机构、企业工厂和电磁兼容认证单位中从事相关领域工作的工程技术人员。
關於作者:
裴雪军,1978年生,华中科技大学教授、博士生导师,IEEE高级会员。分别于1998年、2001年和2004年在华中科技大学获得工学学士、硕士和博士学位。 裴雪军教授长期专注于电力电子装备及系统的电磁兼容技术研究。曾获得湖北省杰出青年基金、台达电力电子教育基金会中达青年学者和华中卓越学者等学术荣誉。主持国家自然科学基金青年和面上项目、国家重点研发计划课题、台达科教发展基金重点项目、国防预研和企业应用项目多项。 裴教授曾获得国家科技进步二等奖、科技进步一等奖、国防科技进步三等奖等奖励。在IEEE Transaction on Power Electronics、中国电机工程学报等国内外学术刊物发表学术论文100余篇,其中以第一和通信作者发表SCI收录论文35篇。授权发明20余项,专利转化2项。曾入选爱思唯尔(Elsevier)年度全球前2%顶尖科学家榜单;参与编制IEEE-SA技术标准。 裴教授目前还担任中国电源学会电磁兼容专委会副主任、教育与培训工作委员会秘书长、武汉电源学会理事长等学术兼职。在中国电源学会“高品质电源电磁兼容性高级研讨班”中授课10余次。
目錄 :
目录 前言 第1章绪论 1.1电磁兼容的发展 1.2电磁兼容的基本概念 1.2.1电磁干扰 1.2.2电磁敏感度 1.3传导和辐射电磁干扰 1.3.1传导电磁干扰 1.3.2辐射电磁干扰 1.4电力电子装置的发展及其电磁兼容问题 1.4.1整流电路带来的低频谐波问题 1.4.2高频PWM导致的电磁干扰问题 1.4.3电力电子装置的差模和共模干扰 1.4.4电力电子装置的磁场和电场辐射 1.5电力电子装置及系统的电磁兼容设计 1.5.1电力电子装置及系统的电磁干扰分析理念 1.5.2电力电子装置及系统的电磁兼容设计内容 1.6本章小结 习题 第2章电磁兼容标准及测试方法 2.1国际电磁兼容标准 2.2国内电磁兼容标准 2.3电磁兼容标准测试方法 2.3.1传导电磁干扰测试方法 2.3.2辐射电磁干扰测试方法 2.3.3电磁敏感度的测试方法 2.4电磁干扰测量设备工作原理及区别 2.4.1频谱分析仪工作原理 2.4.2EMI接收机工作原理 2.5本章小结 习题 第3章电力电子装置关键部件的高频分布参数 3.1电力电子装置的关键部件 3.1.1两级式逆变器概述 3.1.2高频分布参数的基本概念 3.2有源部件的高频建模分析 3.2.1逆变桥模块高频建模 3.2.2Boost模块高频建模 3.3无源部件的高频建模分析 3.3.1电容高频模型 3.3.2电感高频模型 3.3.3连接铜排高频模型 3.3.4PCB迹线高频模型 3.3.5线缆高频模型 3.4本章小结 习题 电力电子装置 及系统的电磁兼容 目录 第4章电力电子装置传导电磁干扰仿真建模 4.1电力电子装置传导电磁干扰建模方法概述与比较 4.2电力电子装置传导电磁干扰时域建模方法 4.2.1时域建模方法基本原理 4.2.2时域建模方法分析 4.3电力电子装置传导电磁干扰频域建模方法 4.3.1频域建模方法基本原理 4.3.2频域建模方法分析 4.4电力电子装置传导电磁干扰时频域建模方法和案例 4.4.1时频域建模方法基本原理 4.4.2时频域建模方法分析 4.4.3电力电子装置时频域仿真建模案例 4.5模拟EMI接收机的数据处理算法 4.5.1中频滤波器模拟 4.5.2检波器模拟 4.5.3数据处理算法验证 4.6本章小结 习题 第5章PCB电磁兼容设计方法 5.1PCB与电磁兼容 5.1.1PCB元件的高频特性 5.1.2数字器件边缘速率与电磁兼容 5.1.3PCB引线与电磁兼容 5.2PCB中的旁路和去耦电容 5.2.1电容的自谐振分析 5.2.2旁路电容的选取及配置原则 5.2.3电源去耦电容的选取及配置原则 5.2.4PCB中的电源层和接地层 5.3PCB串扰及串扰抑制 5.3.1PCB中串扰的产生 5.3.2PCB中串扰的抑制方法 5.4PCB布局的基本规则 5.4.1PCB的层叠设计 5.4.2元件布局的基本规则 5.5PCB布线的基本规则 5.6本章小结 习题 第6章电力电子装置电磁干扰的滤波技术 6.1EMI滤波器的重要参数和拓扑选择 6.1.1EMI滤波器插入损耗 6.1.2源阻抗和负载阻抗 6.1.3EMI滤波器的拓扑结构 6.2噪声源阻抗的获取 6.2.1源阻抗的直接测量方法 6.2.2源阻抗的组合测量方法 6.2.3源阻抗的注入测量法 6.3电力电子装置的电磁干扰滤波器设计方法 6.3.1EMI滤波器设计理论 6.3.2EMI滤波器设计案例 6.3.3基于体积目标优化的EMI滤波器设计 6.3.4EMI滤波器中的耦合效应分析与优化 6.4基于回路构造的电力电子装置共模电磁干扰滤波 6.4.1桥式非隔离型电力电子装置的共模电磁干扰滤波 6.4.2单级隔离型电力电子装置的共模电磁干扰滤波 6.5本章小结 习题 第7章电力电子装置电磁干扰的通用防护方法 7.1屏蔽设计 7.2接地设计 7.2.1接地的基本要求 7.2.2接地的方式及种类 7.2.3搭接技术 7.3隔离设计 7.3.1电磁隔离技术 7.3.2光电隔离技术 7.3.3机电隔离技术 7.3.4声电隔离技术 7.4设备内部的布线 7.4.1线间的电磁耦合抑制方法 7.4.2一般的布线方法 7.5本章小结 习题 第8章电力电子装置辐射电磁干扰的诊断和抑制技术 8.1电力电子装备辐射电磁干扰机理 8.1.1天线基本辐射理论 8.1.2辐射场分析 8.1.3电力电子装置辐射电场的估算方法 8.2电力电子装置辐射电磁干扰源的诊断技术 8.2.1电力电子装置发射的多源电磁干扰 8.2.2低频传导EMI解耦诊断方法及其不足 8.2.3基于包络解调的辐射干扰主导源辨识技术 8.2.4基于时频矩阵的电磁干扰多源解耦技术 8.3电力电子装置辐射电磁干扰路径的诊断技术 8.3.1高保真辐射电压电流测量 8.3.2基于高保真电流和电压的辐射电磁干扰路径诊断 8.3.3辐射电磁干扰路径诊断的实验实例 8.4电力电子装置辐射电磁干扰的抑制技术 8.4.1辐射EMI源的开关特征 8.4.2辐射EMI源的抑制技术 8.4.3辐射路径的抑制技术 8.5本章小结 习题 第9章磁性材料及其应用 9.1磁学基础 9.1.1磁场强度和磁感应强度 9.1.2磁化曲线和磁滞回线 9.1.3磁导率 9.1.4居里温度 9.1.5损耗 9.2常见的磁性材料的分类 9.2.1软磁材料分类及其特点 9.2.2金属软磁材料 9.2.3铁氧体软磁材料 9.2.4非晶和纳米晶软磁材料 9.3软磁材料磁芯的基本特性 9.3.1温度特性 9.3.2频率特性 9.3.3直流偏置特性 9.3.4插入损耗特性 9.4基于软磁材料的滤波电感设计 9.4.1功率电感(差模电感)用软磁材料磁芯的设计实例 9.4.2共模电感的设计方法与实例 9.5本章小结 习
內容試閱 :
前言 以新能源、电气化交通、智能电网等为代表的行业都对高性能电力电子装置有紧迫需求。但是,电力电子装置采用开关工作方式,天然具有发射电磁干扰的特性,使电力电子装置及系统面临的电磁兼容问题层出不穷,且干扰强度随着新型宽禁带半导体的使用进一步增大。电力电子装置的电磁干扰通过传导和辐射的耦合方式,严重污染周围电磁环境和电源系统,同时也会影响自身装置中的电子元器件的可靠运行。电力电子装置及系统的电磁兼容已经成为行业瓶颈难题。 电力电子装置及系统的电磁干扰存在多源性、隐蔽性和宽频性等特点,多分布参数、多源耦合使电磁干扰传播机理复杂,干扰频率成分丰富使干扰抑制困难。而且现在电力电子学科的发展很快,装置类型多种多样,已有的微波电磁兼容的理论和技术不完全适用电力电子装置电磁兼容问题,却又没有系统且针对性强的书籍参考。亟需一套涵盖电磁兼容分析、仿真、设计和测试等内容的新书,普及相关电磁兼容知识,推动相关行业的发展。 本书准确介绍了电力电子装置及系统的电磁兼容相关的基本概念和基础知识,系统阐述了电磁兼容的标准、电力电子装置及系统电磁干扰的建模仿真、传导电磁干扰的滤波与通用防护设计方法、辐射电磁干扰诊断与抑制以及磁性材料应用等内容,深入地分析了电磁干扰的原理特点、产生原因、溯源诊断和抑制方法,内容涵盖电磁兼容中抽参—仿真—设计—测试的全过程,并随书附录了电磁兼容标准清单和仿真操作指南。本书注重体现电力电子装置电磁兼容的新知识和新技术,有助于帮助读者理解电磁干扰的特性,设计出电磁兼容性好的电力电子装置及系统。 本书是在作者多年从事电力电子电磁兼容教学和科研的基础上总结的,内容和结构设计合理,理论和案例相互促进,立足学科前沿、满足国家急需、突出交叉学科。 全书由裴雪军统筹,并组织编写定稿第1、3、4、5、7、9章;第2、6、8章由俞颐编写,并开发了附录代码和模型。周鹏参与了书稿审阅与修改,提出了宝贵意见。 在本书的编写过程中还得到研究生薛瑞洲、张瑞恒、赵定坤、傅文沛、陈建楠、金海涛、余宇浩、颜锦洲等同学的帮助,在此表示衷心的感谢! 本教材立项和准备期间,华中科技大学康勇、彭力、陈材等提出了很多建设性的意见,也对本书的编撰和审阅给予了大力支持和帮助,特此向他们致以崇高的敬意!还要感谢华中科技大学研究生院“研究生教材专著建设项目”的资助! 由于电力电子装置电磁兼容学科内容丰富、发展迅速、涉及面广,加之编者水平有限,书中错误和不当之处在所难免,衷心希望广大读者批评指正。 编者 2024年8月