车体过电压对动车组轴端速度传感器的影响机理

针对动车组在运行过程中因速度传感器被干扰导致车门无法开启的故障,分析了速度传感器发生电磁干扰的原因,建立和验证了速度传感器的电磁耦合仿真模型,采用仿真模型研究了车体浪涌过电压幅值、信号传输电缆长度及屏蔽层串联电容对速度传感器电磁干扰的影响。研究结果表明,速度传感器的电磁干扰与车体浪涌过电压幅值、信号传输电缆长度和屏蔽层串联电容成正相关,其中车体浪涌过电压幅值的变化对速度传感器产生的电磁干扰影响最大。研究结论为速度传感器的电磁干扰深化研究提供了参考依据。     

通信设备用浪涌保护器中放电管与TVS管最佳组合的探讨

通过对放电管与不同规格瞬态抑制二极管(TVS管)之间的组合试验,研究在几种配合电阻情况下通信设备用浪涌保护器的限制电压和带宽,寻找放电管和TVS管的最佳组合。结果表明:要实现良好组合,在满足V放≤KR+VTVS时,K的取值范围为8.3~8.7A;TVS管的变化几乎能决定线路的带宽。这样,只要明确被保护设备耐受冲击电压,就可以合理选用放电管、TVS管及配合电阻,达到较好的保护效果。     

用串联连接的电压源PWM变频器抑制变压器冲击电流的方法

提出了抑制变压器冲击电流的新方法.小功率电压源PWM变频器通过匹配的变压器与其他变压器串联.当接通的PWM变频器为阻性时,没有冲击现象发生.单相电路中,电流冲击时充当阻尼电阻的PWM变频器的额定功率为主变压器的14%,而在三相电路中为19%.利用PSCAD/EMTDC技术数字计算机仿真无法确定该方法的有效性和良好的实用性.研制了一台试验样机进行试验,结果证实所提出的方法可以完全避免冲击现象的发生.     

1200 V SiC MOSFET器件的体二极管抗浪涌能力研究

对1 200 V碳化硅金属氧化物场效应晶体管(SiC MOSFET)(包括双沟槽型栅极结构、非对称沟槽型栅极结构和平面型栅极结构)的抗浪涌能力进行了试验测试分析与评估。其中,平面型SiC MOSFET展现出了最优的抗浪涌能力,最大浪涌电流密度峰值达到了35 A/mm~2,而双沟槽型与非对称沟槽型SiC MOSFET的抗浪涌能力大致相等,分别为22 A/mm~2和25 A/mm~2。在经过最大浪涌电流后,3种SiC MOSFET器件的门极阈值电压、漏极电流和击穿电压均发生了失效,其失效原理均为热击穿而导致的三端短路。对比测试结果表明,平面型SiC MOSFET由于较少的栅氧化层缺陷而展现出良好抗浪涌电流能力,而双沟槽型SiC MOSFET由于浪涌应力下的沟道处泄漏电流导致更强的热效应,更容易在浪涌测试中发生失效。     

铁路电子系统雷击试验耦合网络和去耦网络研究

针对当前铁路电子系统雷击试验中,由于耦合网络和去耦网络的选择不当导致试验波形失真、发生器放电回路过热损坏、受试设备无法正常工作等问题,基于GB/T 17626.5—2008《电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验》,分析试验系统中各部分的电路结构,利用计算机仿真方式调整耦合、去耦网络的元器件参数,找到参数的最优取值范围,为雷击试验的合理有效进行提供依据。     

基于沟道状态的SiC MOSFET器件浪涌能力研究

得益于技术的进步,SiC MOSFET器件中的体二极管可靠性有极大的提升,并在部分领域和模块中取代了续流二极管。文章基于浪涌电流试验,对不同沟道状态下SiC MOSFET器件浪涌能力进行了深入研究。首先,搭建了浪涌电流试验平台,对CREE和Infineon两家公司的器件进行了浪涌电流试验;然后,测量和对比了试验前后器件的阈值电压、导通电阻、体二极管电压和漏极漏电流等特性的变化;最后,通过超声波扫描显微镜观察了器件失效前后内部结构的变化,并分析了器件的失效原因。试验结果表明,SiC MOSFET器件在浪涌电流冲击下,栅极可靠性和金属层可靠性共同决定了器件的可靠性:一方面,栅极可靠性高的器件,沟道导通有利于降低最高结温,提高浪涌电流下的可靠性;另一方面,栅极可靠性低的器件,沟道的关闭有利于保护栅极。     

动车组升降弓车体浪涌过电压试验研究

动车组在静态升降弓过程中,由于线路瞬态闭合或切断,导致车体呈现过电压,车体过电压会破坏甚至击穿车载弱电设备的绝缘系统,严重时导致车载设备不能正常工作,危及列车运行安全。通过现场试验测试采集某试验动车组升降弓车体过电压波形,分析升降弓车体浪涌过电压产生机理,为抑制车体过电压方案的研究提供试验基础。     

基于PWM整流器无功调节技术的新型光伏模拟器

介绍了一种采用三相电压型PWM整流技术的光伏电池阵列模拟器。通常PWM整流器工作于单位功率因数,因而电网电压限制了直流电压的输出范围。文章通过电网提供无功电流,实现模拟器低压区间的输出,详细分析了无功电流的取值范围,提出了最佳的无功电流选取方法。实验采用一台输出端连接三相电阻的变流器,dSPACE软件控制该变流器实现逆变,以模拟直流可调负载,通过改变负载的功率使模拟器工作在I-V曲线的不同位置,并用ControlDesk监测到了模拟器在不同光照强度下的I-V和P-V特性曲线。实验证明了该模拟器能够输出不同光照强度下的I-V曲线,且具有较宽电压输出范围。     

高速动车组降弓浪涌过电压分析

高速动车组受电弓降弓过程产生的暂态过电压,严重威胁车载电气设备的安全运行。基于某型动车组的实体与接地方式,构建了高速动车降弓过程的等效电路分析模型,分析了车体浪涌过电压特性以及接地电阻、互感器、降弓瞬间电压相位对其幅值的影响。结果表明:高速动车组降弓时,各个车体过电压波形基本一致,最高过电压幅值达到4.7KV;过电压随接地电阻增大而增大,其中接地电阻取0.5Ω较为合适;同时电压互感器电感值越大,车体过电压峰值越大;接触网网压相位为90°、270°时,降弓过电压幅值最大。以上结论为提出降低车体浪涌过电压的措施提供了理论基础。     

CRH5动车组牵引脉冲整流器自适应优化控制方法研究

针对CRH5动车组牵引主回路脉冲整流器在牵引网压波动下的稳定性问题,提出一种基于自抗扰算法的参数自适应优化控制策略。在CRH5动车组牵引脉冲整流器现采用的dq双环控制结构基础上,针对电流内环采用最速综合fal函数实现控制响应及控制量大小随误差变化自适应调整,基于状态空间方程构建一阶线性自抗扰电压外环控制器以实现对系统扰动的观测及跟踪。由此改善控制器对外部扰动的估计及补偿能力,增强控制器对车网耦合特性变化的适应能力。通过Matlab/Simulink仿真对比分析了基于PID控制和基于参数自适应优化控制的dq电流控制器性能,仿真结果表明,基于参数自适应的dq电流优化控制策略下的整流器直流侧输出电压在启动过程中超调量更小,且在应对网压波动时输出电压波动恢复后的稳态误差小于指标值的1/6,抗干扰能力更强。为进一步验证该控制器应对网压低频振荡的抗扰动效果,在RT-LAB半实物实验平台上搭建动车组-牵引网级联耦合模型对比分析2种控制策略下的牵引网网压波形。结果表明：基于参数自适应的dq电流优化控制更能适应多列动车组同时接入而引发的扰动,抑制牵引网网压大幅度振荡;fal电流环的参数自适应特性能改善控...     

国产化速度传感器丢失脉冲导致动车组在线滑行故障分析及改进

针对安装国产化速度传感器的某动车组在线运行中出现的滑行故障,文章通过在线故障数据分析、原因分析及试验,确定了引起BCU报滑行故障的原因是列车过分相时速度传感器存在丢失脉冲导致。通过在速度传感器上施加浪涌电压模拟故障,并对速度传感器电路进行分析及对比验证,提出了有效的改进措施,即取消霍尔芯片前端的分压电阻。经运行考核,改进后的速度传感器在线运行良好,满足在线运行要求。     

基于数字信号处理器实现特定消谐脉宽调制控制技术的研究

在大功率交流传动控制中,传统的PWM(脉宽调制)方法输出由于存在低次谐波,会使电流和转矩产生脉动,影响控制精度。以三相电压型逆变器为分析对象,提出了一种基于数字信号处理器(DSP)来实现特定次谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制技术。该技术是首先根据SHEPWM控制技术的基本原理建立其特定谐波消除中开关角与调制度之间的数学模型;然后通过Matlab软件对该非线性数学模型方程组进行求解,得到对应的PWM单相电压脉冲的输出波形;同时利用dsPACE半实物仿真平台对SHEPWM控制技术进行数字化实现及验证;最后通过试验平台分析验证其输出电压、电流在不同载波比下的谐波消除情况。结果表明:基于DSP实现的SHEPWM控制技术,在实际应用中能够消除低次谐波、减小电流和转矩脉动,并能提高电能控制质量。     

防止电压给定取样电阻烧损的措施

SS4改进型电力机车在我段运用几年来,由于电流电压传感器故障后输出猛然增大,超过其额定输出值,使电子柜A、B组共用的电压给定板取样电阻烧损,从而使印刷板烧焦报废。针对这种现象,我们先后采取了几种措施,预防其烧损报废,但效果不理想,经过进一步研究,决定采取将取样电阻与印制板之间加支架及其间加石棉隔热材料的办法,以保证在电阻过流烧损的情况下,不烧损印制板。1　原电压给定板电路的问题原电压给定板电流、电压支路如图1、图2所示。图1　电流支路电流传感器输入额定电流1000A,输出额定电流200mA,故障时输出远大于200mA。电压传感器…     

高速列车过分相段下真空断路器的电寿命研究

针对高速列车真空断路器(VCB)在列车运行中处于频繁开断的状态,开断过程中电弧反复烧蚀触头产生尖端、毛刺、金属蒸汽,扩散的金属蒸汽又使灭弧室真空度降低,首次提出了通过测量VCB在分断不同次数正常电流下接触电阻表征其电寿命的试验方法,并得到了不同分断次数下耐受冲击电压和工频工作电压的特性.研究表明:VCB初期接触电阻随分断次数增加而增加,之后接触电阻基本保持不变;在VCB使用初期瞬态恢复电压不能导致电弧重燃,长期工作后可能导致电弧多次重燃,但即使长期工作后工频工作电压仍不能击穿灭弧室.     

列车自动运行系统的输出单元设计

为克服现有列车自动运行系统中输出方式信号种类不全的问题,设计一种可提供数字量信号、电压模拟量信号、电流环信号以及PWM信号的输出单元。本系输出单元与对系输出单元互为冗余,均包括:数字量输出模块、模拟量(电压和电流环)输出模块、PWM输出模块、以及CPU模块。数字量信号、电压模拟量信号、电流环信号以及PWM信号能够进行一种或多种组合输出。满足现有各种型号列车自动运行系统对输出信号的需求。     

CRH2型动车组列控设备的可靠性分析

通过对CRH2型动车组车体结构、机车轴端光电速度传感器的分析,确定了CRH2型动车组产生浪涌群电压的原因,提出信号隔离、车体侧单点接地、加强绝缘耐压的解决方案。通过考核试验认为该方案是目前解决列控设备在CRH2型动车组上可靠应用的最合理方案。     

地铁列车轴箱轴承电流测试与接地方式优化

在分析轴箱轴承电流产生的基础上,对地铁列车直接接地和串联电阻接地2种方式下的轴承电流分布进行测试,其中,直接接地方式下车体与转向架、转向架与轴端直接通过保护接地线连接,串联电阻接地方式下车体与转向架直接通过保护接地线连接,车体与轴端保护接地线间串联50 mΩ的电阻。对实测数据的分析发现,2种接地方式下全车的轴承电流与牵引电流均呈线性正相关,且串联电阻接地方式下二者的相关性更明显,但牵引电流并非影响轴承电流的唯一因素,串联电阻接地方式对轴承电流的抑制效果不佳。由此,提出动车车体经串联电阻接地、拖车车体直接接地的新型接地方式,在建立并验证轴承电流仿真模型准确性的基础上,对新型接地方式的有效性进行验证。结果表明:与原有2种接地方式相比,新型接地方式在大幅降低动车轴承电流的同时,不会升高拖车轴承电流;比较直接接地方式,新型接地方式下全车轴承电流均有明显的下降,抑制比例达30%以上。     

基于平面变压器的高电压隔离变送器的设计与测试

根据轨道交通牵引供电与直流测量需求,针对直流牵引系统电气参数频繁变化的特点,采用MCU(微控制单元)控制的PWM(脉冲宽度调制)方法,利用PCB(印刷电路板)内嵌磁耦合互感器技术,研发了适用于直流高电压检测的隔离变送器,能够承受最高达3600 V AC/DC的持续电压和最高AC 20 kV瞬态电压,适合3600 V以下的交直流高压系统检测.该隔离变送器已通过国家电气检测中心性能及电磁兼容试验,指标均达到或超过国外同类产品.     

基于ATP-EMTP的牵引网回路对动车组车体接地回路电气耦合作用研究

在高速铁路的运行安全中,车体电压和接地环流是很重要的影响因素。动车组在运行过程中,牵引网回路与车体-接地线-钢轨形成的回路之间存在电气耦合。本文对该电气耦合作用进行研究,推导供电方式下牵引网回路对车体接地回路的电气耦合系数;以CRH380BL型动车组为例,在ATP-EMTP平台上建立车-网耦合模型,建模中用受控源模拟牵引网回路对车体接地回路的电气耦合,并计算各部分模型参数。分别对考虑和不考虑电气耦合的情况开展动车组降弓工况、升弓工况和带载过分相工况的建模仿真,与实测波形进行对比,验证了模型的准确性。通过比较车体电压和接地电流仿真结果,发现该电气耦合作用对车体过电压和接地环流均有一定影响。     

三电平四象限变流器的控制仿真研究

针对单相三电平变流器采用瞬态电流方法进行四象限控制,使其既能工作在整流状态,又能工作在逆变状态;并且直流电压稳定,人端电压和电流是同相位或反相位的.同时,控制三电平变流器必须要考虑直流侧电压的中点平衡问题,控制方法是根据直流侧上下2个电容差及中点电流反馈值进行分析,然后对于那些不利于中点平衡的PWM脉冲进行矫正,从而控制中点电压的平衡.