从家用电子产品到大规模控制设备中电子产品的大范围应用以及高耗能的工业加工行业，已经提高了人们对电能质量的关注度。电能质量和电源质量通常被定义为电力能的任何变化，如电压、电流和频率的变化，会干扰电子设备的正常工作。

电力公司、大型工业公司、企业甚至是家庭用户都在关注着电源质量的研究以及控制电源质量的方法。更进一步的研究表明，设备已经变得甚至对电源电压、电流和频率中的瞬间变化都越来越敏感。但遗憾的是，在描述许多现有的电力扰动现象时使用了许多不同的术语，这些术语造成了概念混淆，并且使对当今电源质量问题的讨论、研究和改进变得更为困难。电气和电子工程师协会(IEEE)通过制定了包含电力扰动定义在内的标准，已经尝试解决此问题，该标准描述了许多电源质量问题，本系列文章将讨论其中最常见的一些问题。

电是由电磁感应产生。商业用电是以交流电(AC)的方式提供的一种无声的、似乎取之不尽的能量源，由发电厂发电，变压器升压，并传输数百英里之远到达区域中的任何地点。了解电能在一小段时间内发挥的作用，有助于我们理解简单平稳的交流电对于我们所依赖的精密系统的稳定运行有多么重要。通过示波器，我们可以看到电能的波形。在理想的环境中，商用交流电显示为一种平滑对称的正弦波，根据您所处的地区，每秒变化50或60个周期（即50或60赫兹Hz）。图1显示出普通AC正弦波在示波器上的波形。

图1 正弦波的示波器波形

上图所示的正弦波形表示从正值到负值的电压变化（每秒60次）。当此流动波形的大小、形状、对称性、频率发生变化或者出现缺口、脉冲、振荡或降到零（不过是暂时的）时，这些就是电力扰动。我们将通过上述理想正弦波的简单的图示变化来展开本系列文章中讨论的七类电源质量扰动。

正如所述，在整个电力行业和企业界中，电力扰动术语的使用是含糊不清的。例如，在某个工业部门看来，术语“浪涌”意味着电压的瞬间升高，通常由于重负荷断开导致。另一方面，术语“浪涌”指的是持续时间从微秒级到毫秒级具有极高峰值的瞬变电压。后者通常与闪电击中以及触点开关产生的瞬间放电或电弧放电。

下面是一些模糊的术语：

举例如果能够有效地理解电力，比如说知道中断和暂态振荡之间的不同，那么在购买电力校正设备时，决策可能完全不同。如果购买了不当的电力校正设备，该错误可能会导致严重的后果，其中包括宕机、钱财损失，甚至会造成设备损坏。本系列文章中所列举的IEEE定义的电源质量扰动，根据波形划分类别：

本系列文章将对以上类别分别加以说明并给出图示便于阐明不同电力扰动之间差别。

1.脉冲型

2.振荡型

瞬变脉冲电压是电压和/或电流正向或负向急遽升高的现象。根据这些脉冲瞬变发生的速度（快、中、慢），可以对这些类型的现象进一步加以划分。脉冲瞬变变化是在很短的持续时间内（不到50ns）变化的非常快（在5ns内从稳定状态到脉冲峰值）。

注：[1000纳秒（ns）=1微秒（µs）][1000微秒=1毫秒（ms）][1000毫秒=1秒]

其中由静电放电(ESD)现象导致的正脉冲瞬变，如图2所示。

图2 正瞬变脉冲

瞬变脉冲是大多数人所知的浪涌或尖峰。许多不同的术语已经用来描述瞬变脉冲，如冲击、毛刺、电浪涌和尖峰。

造成瞬变脉冲的原因包括闪电、接地不良、感性负载切换、市电故障排除以及静电放电（ESD），其结果可能会造成数据丢失（或损坏）甚至设备的损毁，而其中以闪电破坏性最强。

雷暴天气时，由于闪电造成的电力问题很常见。敏感设备毫无疑问可以被蕴含着巨大能量足以照亮整个夜空的闪电所摧毁。此外，这样的破坏并非闪电直接击中所致。如图3所示，附近的导电部件因闪电生成的磁场所产生的感生电流，会带来大量的潜在损坏。

图3 闪电生成的磁场

当遇到脉冲瞬变时，两种最可行的保护方法是：消除潜在的ESD和使用浪涌抑制设备（通常称为瞬变电压浪涌抑制器TVSS或浪涌保护设备SPD）。

尽管ESD可以在您的手指上产生电弧而不会对您造成伤害，但有点出人意料的是，这么一点静电却足以使整块计算机主板损毁，并且再也无法工作。在数据中心、印刷电路板生产机构或者人员直接接触PCB的任何类似环境中，消除可能的ESD是至关重要的。例如，几乎任何数据中心环境都会对室内的空气进行调节。空气调节不仅仅是冷却空气，帮助带走数据中心内设备产生的热量，而且能够调整空气湿度。保持空气湿度在40%-55%之间将减少ESD发生的几率。如果在冬天（空气非常干燥的），您有将鞋底和地毯摩擦后，开门时握门把手被电弧电到，或者您故意恶作剧式用手去碰别人的耳朵的经历，那么您就能明白湿度对ESD的影响有多大。在有PCB的环境中，如任何小型计算机维修公司，您会看到将人体接地的设备，包括手腕带、防静电地垫和台垫以及防静电鞋等。大多数这种设备通过导线接地这样可以保护人员不会受到电击，并且还可以将潜在静电泄放到地。

SPD已经使用了很多年，如今这些设备仍然在电力系统、大型设施、数据中心的设备以及小型企业和家庭使用。随着金属氧化物变阻器(MOV)技术的完善，这些设备的性能也日渐提升。利用MOV能够可靠地抑制瞬变脉冲、电压暂升以及其它高电压状况，而且可以将MOV与热触发设备，如断路器、热敏电阻以及其它组件，如电子管和晶闸管，结合使用。某些情况下，电气设备本身就内置了SPD电路，比如内置有抑制功能的计算机电源。更常见的情况是，当紧急电池供电时或者当电力供应超出标称范围、或安全范围、或供电条件时，SPD可单独作为浪涌抑制装置使用，或者配备在UPS里提供浪涌抑制。

SPD和UPS设备串联使用是保护电子设备免受电源扰动影响的最有效方法。此方法将SPD装置将放在线路入口处，并且根据能量吸收能力的大小来选型。将瞬时过压限制在随后的电气子板以及敏感设备的所能承受或免予干扰的水平。特别注意的是，选择电压等级和能量吸收能力以及调节该装置使其有效工作，还需注意浪涌抑制设备的容量防止MOV失效。尽管MOV的浪涌抑制能力随时间是一致的，但它的抑制能力仍然会随着使用而退化，或者，如果超出了其额定的有效抑制能力，MOV也可能会失败。如果MOV超出临界值而不再有用时，SPD应能够中断电路，并防止任何会造成损坏的异常电进入它所保护的设备，这一点非常重要。

暂态振荡是信号电压和/或电流在稳态时的突然变化，在正向和负向信号防护区段处发生，并按系统自然频率振荡。简而言之，瞬变电压会使电力信号以非常快的速度交替放大缩小。暂态振荡经常会在一个周期内衰减到零（衰减暂态振荡）。

暂态振荡发生在关闭感性负载或容性负载时，如马达或电力电容器，负载阻抗发生变化导致的暂态振荡。这类似于突然关闭水流很急的水龙头时，听到管道中敲击声一样。流动的水试图对抗该变化，因此水就发生了相当于暂态振荡的流动。

例如，在关闭旋转马达时，它在断电时可简单的看作是一个发电机，产生电能并传输至配电系统。在打开或关闭电源时，较长的配电系统就像是一个振荡器，因为线路上的固有电感和分布电容形成阻尼振荡。

当带电线路上出现了暂态振荡，通常是由于市电开关操作引发，尤其是在电力电容器自动接入系统，将会对电子设备造成很大的破坏。如图4所示，由于电容充电而引起的典型的低频暂态振荡。

图4 暂态振荡

与电容切换及其暂态振荡有关的最常见问题是变速驱动器(ASD)跳闸。相对较慢的瞬变会导致直流电压（用以激活ASD运转）升高，使得驱动器根据过电压指示而断路。

解决容性跳闸的一种常见方法是安装电容器交流接触器或扼流线圈，它们可将暂态振荡抑制到一个可控的水平。这些感应器可以安装在驱动器之前或安装在直流电路上，并且作为大多数ASD上的标准配件或选择型配件提供。

另一种越来越多人使用的解决电容器切换瞬变问题的方法是电压开关。当正弦波的弧形下降并到达零电平（在变为负之前）时，如图5中所示为零电压。电容器切换的发生位置离正弦波的过零点越远，其产生的瞬变电压幅度就越大。零电压开关，通过监测正弦波以确保电容器切换发生在离正弦波的过零点尽可能近的位置的即可解决该问题。

图5 零交叉

诚然，使用UPS和SPD系统也可以非常有效地降低暂态振荡可能造成的危害，特别在常见的数据处理设备（比如网络中的计算机）之间。不过，SPD和UPS设备有时无法防止跨系统发生的暂态振荡，而零交叉开关和/或扼流器类型的装置则可以在专用设备上来防止这类问题，如生产车间机械设备及控制系统。