动车组牵引传动系统健康状态评估

以CRH3型动车组牵引传动系统为研究对象,提出一种模糊灰色聚类和组合赋权法相结合的动车组牵引传动系统健康状态评估方法。利用组合赋权法计算牵引传动系统各元件指标的组合权重;由各元件聚类系数创建元件层的健康状态模糊评判矩阵;然后由该矩阵,采用组合赋权法计算牵引传动系统元件层的组合权重;采用模糊综合评判法评估牵引传动系统整体的健康状态。研究结果表明:所提出的方法能够结合牵引传动系统的分层分析模型,并直观地得到各指标、各元件以及牵引传动系统整体的健康状态信息,有效完成了CRH3型动车组牵引传动系统的健康状态评估。     

高速列车传动系统机电耦合仿真与分析

基于直接转矩控制理论和车辆系统动力学理论,综合考虑了车辆传动系统电气特性和机械特性,建立全速度下高速列车机电耦合仿真模型。针对某高速动车组3种动力学模型进行仿真分析,研究传动系统对于车辆动力学的影响。仿真结果表明:有传动系统的车辆与无传动系统的车辆相比,车辆临界速度有所降低,运行安全性和平稳性指标都有所偏大;车辆在高速运行条件下,与无传动系统的车辆相比,有传动系统的车辆构架以及车体横向、垂向的振动加速度幅值都有所增大,特别是构架变化最为明显;由于传动系统的存在,构架与传动系统在诸多频率范围内发生耦合,致使构架的振动加强;驱动力对车辆动力学基本没有影响。     

三电平逆变器无拍频控制策略研究

在高速动车组牵引传动系统中,当单相脉冲整流器工作时,会在主牵引传动系统的中间直流电路产生2倍于电网频率的脉动电流分量,该脉动电流传递到逆变器输出端会在牵引电机上产生拍频现象,引起转矩脉动和牵引电机过热。本文提出:若逆变器处于同步脉冲调制阶段而输出电压可调,可采用无拍频控制策略,根据与直流侧电压变化成反比例的关系调节参考电压幅值,保证输出波形的正弦性;若逆变器处于单脉冲控制阶段,逆变器输出电压恒定而频率可调,则可采用无拍频控制策略,瞬时改变逆变器的频率。模型仿真以及对小功率异步牵引电机系统的实验表明,这些策略使拍频现象得到较好的抑制。     

基于多仿真器的牵引传动系统实时仿真研究

硬件在回路实时仿真可以有效地对高速列车牵引传动系统控制器进行测试,特别是在极限、故障条件下各种工况的测试,以提高控制算法验证效率。以高速列车牵引传动系统为研究对象,建立基于dSPACE的多仿真器硬件在回路仿真实验系统。首先,介绍高速列车牵引传动系统的主要构成,研究系统模型划分方法;其次,建立基于ADC方法的电力电子变流器数学模型,通过离线仿真验证模型的有效性;牵引传动系统小步长部分的数学模型通过FPGA实现,使该部分的仿真步长达到纳秒级,提高实时仿真的准确性。实验结果表明:实时仿真系统的有效性和可信度较高,可以有效测试高速列车牵引传统系统控制器的性能,加快控制算法的验证。     

基于改进FAHP方法的列车运行控制系统仿真可信度研究

为科学的评价列车运行控制系统仿真的可信度,改进模糊层次分析法FAHP(Fuzzy AHP),使其更适合评价列车运行控制系统仿真。首先提出根据列车运行控制系统仿真目的不同而进行不同仿真层次的划分,分析确定影响仿真目的可信度的具体指标因素;然后请相关领域内不同研究方向的专家采用三角模糊方法对影响指标因素进行评判,取其平均值构造三角模糊一致判断矩阵;接着使用FAHP计算各因素的模糊权重值,并进行去模糊化处理,获取各层次模块最终的权重值;再根据各层次模块的权重值及可信度按层加权计算获取列车运行控制系统仿真的可信度。根据不同仿真目的划分层次结构,确定影响指标因素,具有更强的针对性,以领域内多个不同研究方向专家的评判平均值构造三角模糊矩阵,可以更好的降低个人喜好和知识层面不同带来的偏差,加之FAHP方法考虑了人们对复杂事物判断的模糊性,能够更好地克服人为主观判断、偏好给决策带来的影响,因而更具有合理性。     

基于电机振动的动车组牵引逆变器故障诊断研究

牵引逆变器的安全性和可靠性对高速动车组车辆的稳定运行至关重要,为了对逆变器工作状态进行识别,文章结合车辆系统动力学,提出了一种基于电机振动信号分析的故障诊断方法。将电机振动信号作为监测对象,通过检测逆变器故障时电流畸变引起电机异常振动的特征信号来进行判断。以CRH2型动车组牵引传动系统为例,建立了基于空间矢量脉宽调制策略下的三电平牵引逆变器电路仿真模型,对逆变器结构故障模式进行仿真。仿真结果表明,逆变器故障会显著影响交流侧输出电流谐波含量,尤其是5倍频、7倍频、11倍频、13倍频电流谐波;而这些谐波电流输入到牵引电机后转化为6P(1-s)倍频、12P(1-s)倍频的脉动转矩,并作用于电机,使得其输出振动中含有相应频率的谐波成分。通过对高速动车组实际运行过程中的牵引电机振动信号进行分析可发现,在正常情况下振动信号不明显含有此类谐波频率成分,而当逆变器存在故障时,则会导致在振动信号中该频率信号含量非常明显。因此,文章所提出的基于振动信号分析法能够有效地监测并诊断牵引逆变器工作状态,并具有一定的工程应用价值。     

高速铁路轨道电路动态检测综合质量评价研究

国内外尚无对于轨道电路综合质量评价方法的研究,为有效地利用轨旁信号动态检测数据评判轨道电路运行状态,针对轨道电路动态检测数据提取可表征轨道电路工作状态的特征参数,提出基于层次分析法的高速铁路轨道电路动态检测综合质量评价模型。首先结合轨道电路动态检测数据特性,将影响轨道电路的因素分为干扰信号幅值、感应信号幅值、感应信号频率和感应信号传输4个特性,并分别提取不同的特征参数进行描述;然后根据对应的标准规范通过对每个特征参数进行评价并结合数据进行验证;最后通过比较矩阵计算权重的方法得到轨道电路动态检测综合质量评价。该模型的提出弥补了轨道电路缺乏综合质量评价的问题,为后续轨道电路趋势性研究和现场养护维修提供支持。以实际线路检测数据结合现场情况对该评价方法进行验证,结果表明该方法可行、有效。     

一种考虑行车运行图的高速铁路牵引供电系统谐波评估方法

针对动车组高速运行带来的牵引供电系统TPSS(Traction Power Supply System)拓扑结构变化引起的谐波畸变动态波动,为评估TPSS的谐波畸变情况,综合考虑动车组运行过程中的牵引计算和牵引供电计算,提出一种考虑行车运行图的TPSS谐波评估方法。结合行车运行图和动车组牵引计算得到TPSS的牵引负荷特性,建立TPSS动态仿真模型,应用基波潮流和谐波潮流计算结果分析TPSS中各关键位置的实时谐波特性;应用谐波分析结果的最大值、99%概率统计值和95%概率统计值评估TPSS的谐波指标。仿真结果与现场实测对比验证了该方法的有效性,该方法可用于TPSS和行车运行图的设计与优化。     

抗蛇行减振器特性与高速列车适应性分析北大核心

通过试验方法对我国高速列车用抗蛇行减振器特性进行了研究,分析其动态阻尼及动态刚度参数变化情况,在一定的幅值下,抗蛇行减振器动态刚度随着频率值增加而增加,而动态阻尼值随频率增大而减小。同时利用动力学仿真软件SIMPACK对高速列车进行了适应性分析,包括平稳性、车体最大横向加速度以及脱轨系数计算。仿真结果表明:抗蛇行减振器可以兼顾直线稳定性和曲线通过性能,验证了抗蛇行减振器在高速列车实际运用中的优越性和必要性。     

V/x型牵引变压器匝间短路识别方法研究

V/x型牵引变压器匝间短路是威胁重载货运专线牵引供电系统运行安全的重要因素,欲实现匝间故障的快速、准确识别,必须建立高效的模态特征提取方法。组合经验模态分解(EMD)和能量权重原理的多尺度能量熵识别方法,可从差动电流信号中准确提取牵引变压器匝间的动态特征信息。该方法首先对差动电流信号进行EMD分解,以获得若干固有模态函数(IMF)分量;然后计算差动电流信号和各个IMF分量的能量权重;最后构建基于能量权重的多尺度能量熵,并以熵值作为识别匝间短路的特征矢量。实验案例证明,该方法不仅能快速准确识别出变压器匝间短路,而且具有原理清晰、模式空间划分简单的优点。     

一种基于调制脉冲叠加的快速电网谐波阻抗测量方法

鉴于传统的测量方法测量时间长、高频准确性差,文章提出了一种新的谐波电流注入形式进行阻抗测量的方法,它可以更加快速准确地获取电网阻抗特性。该方法采用了正弦幅度调制,将方波脉冲信号频移到不同的频率区间,然后将这些调制后的信号叠加,即可得到一个频谱丰富且整个频段幅值衰减都很小的信号采用这种形式的信号作为注入扰动电流,所得到的测量仿真结果能够表明该方法的有效性。     

基于预测电流控制的CIT400高速综合检测列车运行特性仿真分析方法

基于CIT400高速综合检测列车牵引传动系统的结构和牵引特性,运用MATLAB/Simulink软件建立预测电流控制下的高速综合检测列车牵引传动系统仿真模型,仿真分析列车在牵引和制动工况下受电弓短时断电及网压波动时的运行特性,并与实测数据进行对比分析。研究表明:仿真结果与实测数据基本一致,建立的仿真模型能正确反映列车的运行特性,能够满足列车实际运行的动静态要求。     

高速动车组无拍频控制方法研究

在高速动车组牵引传动系统中,由于单相供电制式的应用,会在单相脉冲整流器的直流输出环路上叠加一个2倍于电网频率的交流脉动电压分量。该脉动电压分量会使牵引电机产生拍频现象,从而导致牵引电机电流三相不平衡、转矩脉动增大等问题。针对这一现象,提出了一种基于频域分析的无拍频控制算法。该算法是在对拍频形成原理及输出电压谐波的理论分析基础上,通过在牵引逆变器输出频率上叠加一个映射直流电压脉动分量函数进行频率补偿,以消除低频谐波分量。结合矢量控制系统,完成了算法的仿真和试验验证。仿真和试验结果表明,该无拍频算法可有效抑制牵引电机拍频现象。     

AC 25 kV和DC 3 kV双流制供电的400 km/h高速动车组牵引传动系统仿真研究

文章阐述了中车唐山机车车辆有限公司的AC 25 kV和DC 3 kV双流制供电的400 km/h高速动车组牵引传动系统主电路构成和控制系统,搭建相应电气系统模型进行分析和仿真。为合理选择系统器件参数,重点开展了电容和电感关键参数选型理论分析,并通过仿真进行了验证;研究了二次谐振回路的存在对直流供电模式的影响,根据仿真结果提出了设计建议。文章的研究结果对牵引传动系统设计和优化提供了仿真指导和应用参考。     

高速铁路AT供电系统谐波谐振频率研究

给出了一种简便、直接计算牵引供电系统的谐波谐振频率的方法。通过对AT(autotransformer)供电方式下的单线牵引网进行三导体合并化简和去耦,得到其单位长度阻抗、电容。采用双端口网络对AT供电系统进行等效分析,获得牵引供电系统谐振频率的精确表达式。根据牵引网单位长度阻抗、电容及已知的牵引网长度即可推导出该牵引网的谐振频率。采用Matlab软件进行仿真分析,结果表明:通过该方法计算得到的牵引网谐振频率与仿真得到的谐振频率一致,证明了该方法的正确性。     

客运专线牵引供电系统电气特性的仿真研究

采用建模仿真的分析方法,以甬台温客运专线某一供电臂为原型,根据客运专线牵引供电系统的结构特点建立仿真模型。仿真分析了牵引网短路故障情况下,变电所测得的牵引网阻抗,并分析综合接地对牵引供电系统阻抗特性的影响;还仿真分析了在正常运行情况下,牵引网的电流分配关系。     

基于高频信号注入法辨识转速在异步电动机无速度传感器控制系统中的应用

对零低速区域速度的有效辨识是异步电动机无速度传感器控制的一个重要课题.高频信号注入法的提出为实现异步电机在零低速区域的无速度传感器控制提供了很好的解决思路,通过高频信号的注入在异步电动机内产生高频现象,针对不同的现象配合滤波器的设计可达到转速辨识的目的.文中介绍了应用高频信号注入辨识转速的主要方法,以便进一步研究利用,更好地实现无速度传感器技术在电机牵引控制领域的应用.     

高速铁路智能牵引供电系统研究

智能化是未来高速铁路牵引供电系统的发展趋势，但目前智能牵引供电相关技术并没有得到广泛应用。传统牵引供电系统依旧存在数据采集分散凌乱，各系统之间缺乏信息共享等问题。研究智能牵引供电系统和智能牵引变电所的总体架构与特点，分析智能牵引供电相关设施的关键技术与方案。针对智能牵引供电系统在信号采集和传输方式的变革，提出智能牵引供电系统的测试与评估方法，对于智能牵引供电系统的建设和检测验收具有一定的参考作用。     

电力机车牵引变流器水冷系统的热仿真分析

水冷系统是大功率交流传动电力机车牵引变流器安全可靠运行的基础。因其结构复杂,很难采用经验公式和理论计算进行准确的分析,而采用有限体积法对整个水冷系统进行仿真时需面临计算精度与计算机资源巨大的问题。通过运用FLUENT软件先对水冷系统管道内冷却介质的流动情况进行分析,再以计算得到的各水冷散热器入口平均流速为输入参数,然后对逆变模块和整流模块的水冷散热器温升情况进行研究,得到水冷系统的散热性能仿真结果。仿真方法的可行性和仿真结果的准确性得到了试验验证。研究结果可为牵引变流器水冷系统的热设计提供指导。     

基于PSCAD／EMTDC的SS6B型电力机车仿真模型研究

电力机车牵引负荷是牵引供电系统中的主要谐波源之一,谐波含量已经成为电力机车的一个重要电气性能指标。利用PSCAD/EMTDC仿真软件建立了SS6B型电力机车仿真模型。通过机车牵引控制特性函数与整流电路的关系确定导通角α,采用仿真软件内嵌的编程语言FORTRAN77编程实现了电力机车控制策略。通过对仿真波形与下庄变电所实测波形进行比较,验证了该仿真方法的有效性和可靠性。