机车牵引主电路接地检测回路共模电压研究

为解决机车牵引主电路的接地检测在运用过程中由于存在干扰而产生误报问题,对机车牵引传动系统主电路及接地检测回路原理进行了介绍,分析了主电路共模干扰对接地检测回路电压的影响,在此基础上提出了抑制接地检测回路共模电压的有效方法,通过仿真证明了理论分析的正确性,并在实际试验中进行了验证。     

温州市域动车组牵引系统接地故障诊断与保护应用研究

根据温州市域动车组牵引系统的特点,提出了一种电动车组牵引系统接地故障诊断与保护的控制方法。试验结果表明,该方法能准确诊断牵引系统发生接地的区域,根据接地区域的不同,执行不同的保护策略,可在保证牵引系统安全的同时,提升列车的可用性。     

高速动车组传动系统接地检测的自动定位及保护方法研究

为了提升高速动车组在发生牵引系统接地故障时的可用性,减小售后人员排查故障的难度,提出一种自动定位接地点的方法。该方法结合电压型接地检测电路和电流型接地检测电路,通过软件实现自动定位接地点并能自动切除接地部件的功能。试验表明,该方法能通过软件自动定位接地位置,并能根据不同接地点自动执行不同级别的保护,提高了列车的可用性和处理接地故障的效率,为后续动车组的可维护性设计提供参考。     

城轨车辆牵引系统电磁干扰分析及优化

基于城轨车辆牵引系统工作接地和保护接地耦合影响,分析了系统电磁干扰机理;建立了系统干扰简化计算模型,该模型具有结构简单、物理意义明确、同时适用于时域和频域分析等特点,可用于预估系统高频干扰特性。通过对实际城轨牵引逆变系统等效建模,并对系统高频干扰电流进行计算,结合实测验证了理论模型的准确性;最后,提出一种简单、高效的系统电磁干扰优化方法,试验结果验证了抑制方法的有效性。     

地铁牵引变流器直流侧振荡抑制策略研究

负阻抗会引起地铁车辆牵引变流器直流侧电压、电流振荡,降低牵引传动系统稳定性。本文建立地铁牵引变流器关注直流侧的系统小信号模型,详细分析直流侧振荡的产生机理。提取直流侧电压谐振分量,提出基于直流侧电压振荡比修正给定牵引、制动转矩的直流侧振荡抑制策略,利用相平面法和根轨迹法讨论振荡抑制策略对系统稳定性的改善以及参数选择对控制性能的影响。模型仿真和地铁现场试验结果均表明,该振荡抑制策略能有效消除直流侧振荡现象,提高系统稳定性。     

系列化中国标准地铁列车牵引系统设计

随着中国城市轨道交通的快速发展，地铁车辆制式繁多、备品备件数量大、国产化水平偏低等问题日益凸显，使得行业亟待建立地铁列车的中国标准和关键系统体系，这对地铁列车牵引系统设计提出更高的要求，也带来新的挑战。文章首先明确牵引系统设计的研究目标与简统原则，提出了4种标准地铁车型牵引系统的牵引/电制动特性，可覆盖95%以上地铁行业的需求；通过行业主流产品的比选，提出一种有利于整车设备布局的列车高压电路拓扑，简统了永磁同步牵引系统的主电路，并分析计算确定主电路的关键参数、电机和斩波电阻的功率；通过分析轴承电腐蚀产生的原理，简统了一种可以有效抑制牵引电机轴承电压的列车接地电路结构，并分析确定了其对应接地电阻阻值。仿真验证结果表明，通过系列化、简统化设计的牵引系统能够满足标准地铁列车的应用需求，可实现不同厂家牵引系统产品的兼容安装和主要备品备件的通用化，有效降低运营商的维护成本。     

动车组配电系统接地在线监测装置设计

为保障动车组的平稳安全运行，对动车组配电系统接地状态进行实时在线监测并开展有计划的预防性维修，文章研制了能够实时在线监测动车组配电系统接地状态并及时进行预警的装置。首先，分析了中性点不接地系统中性点电压随线路对车体的绝缘状态变化的改变规律，得到了动车组配电系统接地故障检测及故障相判别的方法，提出了一种动车组中性点不接地系统接地故障检测电路。然后在上述理论分析的基础上，研制了动车组配电系统接地在线监测装置。该装置可以实时监测动车组配电系统主要支路的电压、电流，并计算功率因数和有功功率。车上交流配电系统采用中性点不接地系统(IT系统)。装置实时监测中性点与车体之间的电压，通过该电压的大小判断IT系统是否发生了单相接地故障，并在故障发生时通过电压相位判断故障发生位置。当动车组发生单相接地故障后，设备通过车上通信线路发送报警信息，以提醒运维人员尽快维修。装置随车进行了实测验证，验证结果表明文章所提出的方法和研制的装置达到设计要求。     

基于状态观测器的单相整流系统传感器故障诊断与容错控制方法

交直交传动系统广泛应用于高速铁路牵引领域。电力牵引变流器作为牵引传动系统核心部件,由于其自身结构复杂,且运行环境恶劣,易突发故障。本文针对牵引变流器脉冲整流器网侧电流传感器和中间直流侧电压传感器故障,通过建立单相脉冲整流器混合逻辑动态MLD(Mixed Logic Dynamic)模型,构建系统状态观测器,研究基于状态观测器的传感器在线故障诊断与容错控制方法,并基于RT-LAB在回路试验平台进行了验证。试验结果验证了该方法的有效性,其具有诊断速度快、精度高的特点,适用于电力牵引传动系统应用。     

地铁车辆牵引电机轴承电压形成机理分析

以某类型地铁车辆牵引电机轴承电压为研究目标,通过分析地铁车辆接地系统特别是接地电流路径对电机的影响,确定了地铁车辆牵引电机轴承电压主要由通过轴承的两部分电流(电网接地电流、变频器充电电容电流)产生。对两种电流产生的轴承电压进行分析,并通过现场实测轴承电压波形进行了验证。依据分析的结果,提出了降低地铁车辆牵引电机轴承电压的措施。     

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。     

铁路车辆牵引主回路接地故障诊断与处理半实物仿真系统设计

针对铁路车辆牵引主回路接地故障诊断与处理功能测试需求，设计了一套半实物仿真系统。通过分析动力集中动车组牵引主回路正常情况及发生接地故障时的电压电流关系，建立牵引主回路模型和故障注入模型，并利用该动车组牵引控制单元对设计的仿真系统进行了实时测试与验证。测试结果证明了该半实物仿真系统及模型的有效性，既可以用于正常工况下牵引回路控制性能仿真，也可以用作故障诊断与处理功能的仿真测试，具有较高的应用价值。     

地铁车辆牵引电机轴承电腐蚀原理及抑制技术研究

为解决地铁车辆牵引电机轴承电腐蚀问题,对其进行故障原理分析,提出并验证解决措施。首先指出轴承电压过高是导致电腐蚀的直接原因;其次结合地铁车辆牵引系统的特点建立了轴承电腐蚀高频等效电路,并对轴承电压的形成及部分影响因素进行了理论和试验分析;最后根据分析结果,对3种轴承电压抑制措施的有效性进行了验证。研究结果表明,改变牵引系统EMI电容对抑制轴承电压无显著效果,而降低整车保护接地电路高频电感、安装"接地环"可以有效抑制轴承电压,此外对安装"接地环"可能带来的风险也进行了探讨,并给出了风险评估方法。     

和谐系列电力机车接地故障模式下的运用可行性分析

介绍了和谐系列电力机车的3种接地故障检测方式,并对不同接地检测方式在不同接地范围发生单点接地时,隔离故障变流器后机车继续保持运行是否存在电气安全隐患进行了风险评估.通过仿真分析,当单点接地故障发生在电机侧、中间直流环节侧或牵引变压器二次侧x端时,无论机车采用哪种接地故障检测方式,均可通过隔离故障变流器的办法,使机车继续降功运行,无安全风险;当接地故障点发生在牵引变压器二次侧a端时,在低阻接地方式下机车隔离故障变流器运行仍存在风险,应停车救援;在高阻接地方式下机车隔离接地故障变流器运行存在风险,但能维持故障继续运行.通过以上的接地故障模式分析,便于指导操作人员在各种接地模式下保障机车车辆安全运营.     

应用矢量图判别接地相的方法探讨

在中性点非直接接地电网中,绝大部分系统故障是单相接地故障。本文通过对单相接地故障的分析研究,总结出地电位(D)轨迹与系统电动势(E)之间,随系统参数、接地电阻变化的特性规律,利用该规律可在三相矢量图上迅速准确地判断出接地故障相,克服了仅用零序电压方向判断接地故障相可能产生的误差,提高了判断接地故障相的准确性,为系统及时采取防止过电压和消除单相接地故障措施提供了必要条件。     

基于最大转矩电流比控制的永磁同步牵引电机电流的精确计算

为提高基于最大转矩电流比控制的永磁同步牵引电机电流的计算精度,对现有的电流计算公式进行研究,找到了现有电流计算公式存在误差的原因,指出内置式凸极永磁同步电机的L_d随i_d的变化较小,而L_q随i_q的变化较大,需要考虑L_q对i_q的偏导,从而提出了一种优化后的最小电流精确计算方法。对数台永磁同步牵引电机进行了试验测试,测试数据与计算数据吻合良好,证明了该最小电流精确计算方法的准确性。     

基于二阶广义积分器的拍频抑制算法研究

在轨道交通牵引系统中,由于使用单相整流器,逆变器的直流输入电压包含纹波分量,该分量频率是网侧电压频率的2倍,会导致牵引电机的转矩和电流产生脉动.为了减少脉动,提出一种基于二阶广义积分器的拍频抑制控制方法.首先,利用二阶广义积分器准确提取纹波分量;其次,注入相位补偿信息组成拍频抑制分量;最后,将拍频抑制分量叠加到磁链上,从而实现拍频抑制.对比了2种优化策略,根据脉动抑制效果实现了控制方法的最优化.通过仿真验证了纹波分量提取的准确性,抑制低频电流和转矩脉动的有效性.     

高速动车组永磁牵引电动机研制

高速动车组对其牵引电机效率、功率密度等性能以及可靠性有苛刻的要求,而传统异步牵引电机性能提升空间较小,很难满足新一代高速铁路牵引系统的需求,因此提出研制高速动车组永磁牵引电动机来提高牵引电机的性能及可靠性。根据高速动车组永磁牵引电动机的技术特点及主要技术参数,通过磁路结构设计、抗失磁分析、轻量化设计及热管理优化,设计并制造了一台永磁牵引电动机。样机试验结果满足电动机技术条件的要求。高速动车组永磁牵引电动机研制的方法可为后续研究提供坚实的理论依据及实践经验。     

变压器接地端串联电容补偿的方法及其比较分析

本文通过对牵引变电气各种电压补偿方法进行分析和比较，提出了变压器接地端串联电容补偿的方法，并进行了论证和分析。     

地铁车辆永磁同步牵引系统粘着控制研究

从粘着控制的基本原理出发,针对永磁同步电机的特点,提出了适用于地铁车辆永磁同步牵引系统的粘着控制方案,并将其成功应用于沈阳地铁二号线永磁同步牵引系统地铁车辆。运行实测数据波形表明,该粘着控制方案能使车辆平稳地发挥牵引力,减少了空转/滑行现象,切实有效地提高了旅客舒适度。     

一种电压互感器断线新判据

牵引变压器低压侧采用单相电压互感器,现有的判据无法准确识别电压互感器的断线故障。针对电压互感器断线会导致变压器低压启动过电流保护误动,提出一种新的电压互感器断线判据。利用两个不同时刻的电压和电流值可以计算出系统的等效阻抗,通过对比计算阻抗与实际阻抗可以检测出电压互感器是否发生断线故障。利用Matlab软件以成渝线石板滩变电所为例进行仿真,在断线故障、负荷变化、系统阻抗变化、对侧故障等情况下的仿真结果表明,新判据可以准确、快速地检测出电压互感器断线故障。