序言

现代工业的特征是：高度信息化、高度自动化、能源高效利用。受益于电子技术和信息技术的高速发展，许多现代化的工厂已经达到了极高的自动化和信息化。随着国家发展低碳型产业策略的实施，高效利用能源以及发展清洁能源将成为下一个时代的核心。

然而，随着现代化的进程，电磁兼容与电能质量的问题日益突出。这些问题导致的具体后果包括：自动化生产线不稳定、配电系统损坏、仪器仪表的精度降低、生产设备提前损坏等，给企业和社会造成了巨大的经济损失。例如，某化工厂的自动化生产线，PLC的一次误动作，会导致产品批次报废，损失达到十余万元。电磁兼容与电能质量问题已经在某种程度上成为制约工业现代化进程的障碍。造成这种后果的原因有两个方面：

一方面，电子化、信息化的核心技术是微电子技术，也就是基于大规模集成电路的各类电子设备。这些设备对于电能质量提出了前所未有的高要求。传统工业中，电压畸变、电压骤变、浪涌电压等并不会对设备造成严重的影响；而对于现代化的电子设备，这些都会导致设备的工作异常，甚至硬件损坏。

另一方面，高效利用电能的有效方法是变流技术。也就是将发电厂发出的50Hz交流电，变换成更便于高效利用的形式，如直流电、频率更高的交流电等。这些变流设备在工作时，会向电网发射电磁干扰，导致电网上的电压发生畸变，同时也会向空间辐射电磁波。电压畸变和空间电磁辐射对于电子设备都是干扰源。而传统的工业设备大多是电感、电容和电阻性负载，这些负载并不会导致电压发生畸变，也不会产生电磁波辐射。

由于上述两个方面的因素，现代工业中的电磁兼容问题和电能质量问题日益突出。我国的工业现代化发展迅猛，这些问题表现得更为突出，以至于大多数工程技术人员还来不及做好技术上应对的准备，面对这些问题感到束手无策。

近几年来，作者经常接到有关问题的咨询。一些企业，被一些简单的电磁兼容问题困扰了数月之久，导致生产线不能正常开工，或者投资引进的先进设备长期闲置不能使用；还有一些企业，为了解决某个问题，专门组织技术攻关队伍，但是结果并不令人满意。作者也在互联网上查阅了相关的信息，发现很多人将自己遇到的困扰发表出来，征询答案，但是能够获得准确回答的情况十分罕见。

实际上，工业现场出现的电磁兼容与电能质量问题虽然千差万别，但是导致问题的机理并不复杂，技术人员只要掌握了这些基本原理，就能够妥善处理大部分问题。只是目前没有一本书能够系统性地阐述这些问题，并提出具有工程实用性的解决方案。

为此，作者感到十分有必要编写一本相关图书，帮助有关技术人员理解问题的根源，并掌握处理这些问题的方法。2010年8月，与电子工业出版社的张榕编辑谈了这个想法，并得到了张榕编辑的大力支持。

本书以现代制造系统的设计人员、系统集成人员、维护人员为读者对象，力争在两个方面达到统一。一个是揭示各类电磁兼容问题和电能质量问题的本质，使读者能够具备独立分析问题，并提出解决方案的能力；另一个是避免抽象的理论叙述，特别是繁冗的公式推导，尽量使读者能够轻松阅读理解。由于本书从一个新的角度论述电磁兼容和电能质量，而目的又是解决伴随着工业现代化出现的各种新问题，因此在内容组织方面难免不足，为此，在参考文献中将作者的另一本书《电磁兼容技术之产品研发与认证》作为第一本参考资料列出，可以作为本书的有效补充，满足一些读者了解更多内容的需要。

本书分为7章。

第1章，介绍电磁兼容、电能质量问题导致的典型现象，使读者能够结合自己的工作，对本书要讨论的问题有一个大概的认识。

第2章，介绍地线的概念及地线相关的电磁兼容问题。在工业现场中，地环路是导致电磁干扰的主要原因之一，本章揭示了地环路的本质，并给出了解决这类问题的方法。

第3章，介绍电缆相关的电磁兼容问题和解决方法。电缆的问题是电磁兼容领域研究的重要内容。90%以上的电磁兼容问题与电缆相关，如果没有电缆，电磁兼容问题将变得十分简单。因此，将来如果设备之间的互连全部采用光纤，电磁兼容的问题就不再是严重的问题。

第4章，介绍一些基本的电磁兼容技术措施，这些措施对于解决实际的电磁兼容问题都是十分有用的。其中一些方法都是最近几年国外新出现的，对于保证工业制造系统是十分有效的，例如正弦波跟踪滤波器、电能质量调节器等。

第5章，谐波是现代工业的重要副产品，谐波带来的各种危害比以往任何时候都严重。本章分析谐波产生的原因，通过揭示谐波产生的机理，使读者能够从种类繁多的设备中识别谐波源。本章还对谐波造成的危害进行了介绍，使读者能够识别由于谐波导致的故障。

第6章，介绍了谐波治理的原理和方法，特别是对设备级的谐波治理进行了讨论。由于以往关于谐波的书籍大多关注电网层面，谐波治理的方法也大多在电网母线上实施。但是对于工业制造系统，在谐波源处治理谐波是保证系统稳定运行的最好办法。本章明确了设备级谐波治理的具体要求和实施方法。

第7章，重点介绍变频器相关的电磁兼容和电能质量问题的解决。变频器是目前工业现场最主要的电能污染源和电磁干扰源。然而，对其有深入认识的人很少。变频器又是电机节能的重要手段，结果随着企业节能技术改造的实施，变频器导致的种种故障给企业带来巨大的损失和困惑。本章对这些问题进行了全面讨论，学习完本章后，能够很好地解决变频器相关的各种电磁兼容和电能质量问题。

由于本书编写的目标是成为一本易读、有用的工程性指导资料，在编写方面不追求理论体系的完整和结论推导的严密，而注重问题现象及其背后的物理概念的描述。限于作者对工业现场的经验和认识，本书的内容必然不能满足广大读者的所有要求，希望读者能够积极提出宝贵意见，使本书能够得到改进，并更加具有工程指导性。

本书能够出版，首先感谢电子工业出版社的张榕女士，是她的热情鼓励促使我下决心编写本书，同时，在编写过程中，也得到了她的密切关注。同时，感谢她认真的审阅、修改和各种建议，才保证了本书的质量。

参加本书编写的还有：杨菊根、侯原平、臧晓农。在本书的编写过程中，还得到了同事们的鼓励和有益的讨论，特别要感谢谢富根对本书编写的鼓励，还要特别感谢沈志达、张飞然、祝典、郑丹等同事，在与他们的讨论中获得了较多的启发。由于本书的编写主要利用业余时间，在编写过程中得到了家人的理解和大力支持。特别是女儿杨婧，编写本书的时间正好是她为考入大学努力的时期，为了保证本书的顺利完成，她牺牲了很多与父亲交流的时间，在此与她共勉，希望她能够考入理想的大学，成为社会的有用之才。

编著者