电气化铁路牵引系统中电磁兼容的建模与仿真

电气化铁路牵引系统和信号系统之间存在着传导耦合、感性耦合、容性耦合、辐射耦合带来的4种电磁干扰.对直流牵引电机驱动系统的斩波器电流波形、输入阻抗、状态空间和交、直流变流器模型,以及交流牵引电机驱动系统的逆变器状态空间、频域模型、输入阻抗和直流侧谐波等进行建模与仿真分析,通过将电力模块的仿真模型与数学算式相结合,可以更清楚地了解干扰源对信号系统的影响.     

高速铁路车—网间电耦合阻抗特性及稳定性分析

基于多导体传输理论将AT牵引供电网等效为链式网络,每隔1km设置1个切面从而得到牵引供电网的Π型等效电路模型,再将高速列车的逆变器—电机系统简化为电阻负载,建立列车牵引传动系统模型,从而构成车—网系统模型;采用电流谐波检测法得到牵引供电系统的输出阻抗和网侧变流系统的输入阻抗,运用阻抗比的稳定性分析方法分析牵引变流系统的稳定性,并基于MATLAB软件仿真分析列车位置及其输入阻抗对变流系统失稳的影响。结果表明:当列车输入阻抗小于牵引供电系统输出阻抗时,车—网阻抗为强耦合,变流器控制参数设置不当会引起列车牵引系统不稳定;反之,车—网阻抗为弱耦合,此时列车牵引系统稳定。     

列车牵引逆变器输出电能品质及其故障特征研究

列车牵引逆变器输出电能品质与牵引系统关键部件的工作状态紧密耦合。分析了牵引电机转子断条故障、电机定子匝间短路故障及逆变器IGBT开路故障状态下定子电流的特定谐波分量特性。针对定子电流故障特征,使用快速傅里叶变换(FFT)对故障特征进行识别,提取特定谐波分量,提出了以特定谐波分量含量与基波含量比值大小定位故障部件的故障诊断方法。搭建了牵引系统状态监测仿真模型,验证了提出的故障特征与故障诊断方法的正确性和有效性。     

地铁永磁直驱牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真研究

文章以地铁永磁直驱系统为对象,具体阐述了牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真系统的设计与实现过程,首先建立地铁永磁直驱牵引传动系统主电路的“CPU+现场可编程门阵列(FPGA)”模型,将其与车载牵引控制器(TCU)实物进行联合调试仿真,并通过对比仿真结果与地面联调试验数据进行验模,仿真结果与设计目标转矩的相对误差满足±5%的要求;然后联合车辆动力学模型,搭建牵引传动与动力学机电耦合半实物仿真平台,通过牵引传动模型对车辆动力学模型施加电机转矩,并将车辆运行速度反馈给牵引传动模型,实现牵引传动和动力学的动态协同仿真。结果表明,车辆动力学响应可反映电机转矩脉动的影响,计算结果的频率成分更加丰富,更加符合真实情况,与单学科仿真相比更加具有优势。     

计及牵引变流器中间直流电压低频波动的牵引电机输出特性研究

针对现场运行中牵引变流器中间直流电压存在周期性低频波动的问题,文中通过搭建牵引变流器仿真模型研究了牵引电机的输出特性.首先基于磁场定向的空间矢量控制系统搭建变流器逆变侧仿真模型,通过对其牵引特性的仿真,验证了所搭建系统的正确性;随后考虑变流器中间直流电压波动情况,仿真了牵引电机的输出电气量;最后采用频谱分析的方法,确定...     

牵引电机传动装置振动特性仿真分析

在传统的牵引电机传动系统研究中,通常将牵引电机传动装置视为刚性连接。本文考虑牵引电机悬挂吊杆橡胶关节的弹性及电机输出轴端与小齿轮连接轴的弹性,将牵引电动机传动系统简化为三刚体系统。针对国内某型电力机车导出牵引电机传动装置动力学模型,并依此建立仿真模型。通过仿真,分析异步牵引电机谐波转矩对牵引电机传动装置振动的影响。     

轨道不平顺对直线电机轨道交通系统动力特性的影响

针对广州直线电机地铁轨道结构形式,利用耦合动力学理论和有限元方法,建立较为完整的直线电机轨道交通系统车辆板式轨道空间耦合动力学模型,通过动力仿真计算,研究轨道不平顺对直线电机轨道交通系统动力特性的影响。     

城轨车辆牵引系统耦合振荡研究

城轨车辆的直流供电环节是牵引传动系统良好调速性能的关键,受车载变流装置及谐波抑制等诸多因素的限制,使得牵引系统在外界激励作用下容易发生直流侧耦合振荡。文章通过探究失稳原理,提出主动、被动阻尼抑制方法,并通过仿真验证了振荡抑制算法的有效性和正确性,从而实现牵引系统直流侧耦合振荡抑制的作用。     

基于磁热耦合的新型高速动车组牵引电机传热特性数值研究

文章以某型号新型高速动车组牵引电机为研究对象,分别建立了二维电磁仿真模型和全计算域三维流固耦合仿真模型,基于磁热耦合方法实现了电磁场损耗分布向流体仿真模型的映射,并作为热源参与电机流场和温度场的计算。通过与试验数据对比分析,验证了磁热耦合计算方法的准确性。同时,对该电机流体流动特性和温度分布进行了分析,表明该通风冷却结构设计合理,满足车辆运行使用要求。     

基于有限元MagneForce的直流无刷永磁电机性能分析

对机车牵引电机应用与永磁电机特性进行了分析,根据麦克斯韦方程组推导出直流无刷永磁牵引电机电磁场基本方程,运用MagneForce软件,对永磁电机的特性进行了仿真.     

牵引电机共模等效电路建模及参数测试

为了精确计算牵引电机内部耦合电容,文章分析了牵引电机内部结构,建立了共模等效电路,并对耦合电容进行了解析计算和三维有限元仿真分析.通过与试验测试值的对比,证明解析计算对分析牵引电机轴承电腐蚀更具有工程意义.     

城市轨道交通车辆交流传动系统建模与仿真分析

介绍了城市轨道交通车辆交流牵引系统的结构,建立了各个关键部件如供电、牵引电机、整流、逆变、驱动控制、车辆动力学等的数学模型,并基于Matlab/Simulink软件建立了仿真模型.模型参数设置取自实验室的试验台架,控制方法采用转子定向的矢量控制.仿真结果与台架的试验数据基本吻合,验证了该模型的正确性.     

地铁异步电机间接定子量控制策略研究

异步电机间接定子量控制通过对定子磁链的跟踪实现转矩控制,有效解决了直接转矩控制在低速范围内转矩脉动大、控制特性差的缺点。利用小信号分析法建立间接定子量控制策略近似线性化等效模型,进而给出电机转矩以及定子磁链PI调节器参数整定方法;结合地铁车辆牵引传动系统直流侧输入滤波器模型,根据奈奎斯特对数频率稳定判据着重对车辆运行过程中直流侧滤波器-牵引变流器-异步电机系统的稳定性进行了分析,并在此基础上提出了一种通过在线修正电机输出转矩给定值,获得理想牵引变流器-异步电机等效输入导纳,最终抑制系统直流侧振荡的主动稳定控制器。模型仿真结果验证了所述理论的正确性和有效性。     

动车组牵引传动系统HIL仿真平台被控对象建模研究

讨论了动车组牵引传动系统HIL仿真平台被控对象正常建模和故障建模,包括牵引变压器、四象限整流器、中间直流回路、逆变器和牵引电机等,故障模型是在正常模型基础上完成的,两者均以状态方程形式实现。     

机车黏着极限态驱动装置结构共振研究

机车处于轮轨黏着极限状态运行时,轮轨黏着饱和及负斜率特性使得驱动轮对出现复杂的动力学现象。为了研究机车驱动装置受到轮轨动态激励的响应,首先研究黏着极限状态轮轨的黏滑特点及其引起轮对的动力学问题,然后建立机车的多体动力学模型,仿真驱动装置各结构部件的振动及其振动主频率,得出避免机车驱动装置结构发生共振的参数匹配原则。结果表明:机车处于黏着极限状态运行时,轮轨间黏滑状态会产生驱动轮对的纵向振动和驱动装置的自激振动等典型动态特征;驱动装置自激振动会激发基于结构固有频率的振动,且各结构振动会相互影响。因此,需合理选取牵引电机吊挂关节的刚度,避免基于电机点头振动固有频率及各结构部件固有频率的振动。特别是,若牵引电机转子旋转、轮对扭转振动和轮对纵向振动的固有频率一致,将引起驱动装置结构产生共振。     

机车—轨道耦合动力学理论及其应用

应用系统工程的思想，将机车系统与轨道系统作为一个整体大系统，提出了机车－轨道耦合动力学理论。文中建立了主要类型的机车－轨道统一模型；导出了弹性是性轴悬式电机驱动机车学微分方程；采用新型快速数值积分方法设计了机车－轨道耦合动力学的计算机仿真系统ＶＩＬＴ；通过进行铁路轮轨动力学试验，验证了机车－轨道耦合学理论方法的正确有效性，文章还运用ＶＩＬＴ仿真软件，详细分析并比较了弹性和刚性轴悬式电机驱动机车对轨     

内燃机车励磁电路故障的分析及预防措施

1概述 DF4、DF5型内燃机车采用了测速发电机励磁系统.测速发电机为直流发电机,由柴油机驱动向励磁机励磁,励磁机发出三相交流电经整流后向主发电机励磁,主发电机发出三相交流电经整流后向6台牵引电机供电,牵引电机为机车提供牵引动力.     

不同悬挂方式驱动系统的垂向耦合系统动力学模型

简单介绍了驱动系统中牵引电机不同悬挂方式下的几何结构及应用范畴,从工程实际应用角度出发,基于车辆—轨道耦合动力学理论,以B_0-B_0构架为本体,建立了各悬挂方式下构架—驱动系统三刚体多自由度的"质量—刚度—阻尼"垂向振动力学模型,依据其结构的几何和运动关系,根据达朗贝尔原理列出各悬挂方式各刚体的振动微分方程,为驱动系统垂向振动的数值分析和仿真分析提供理论基础。以抱轴式悬挂系统为仿真分析对象,验证其数学模型的正确性及可靠性,并分析各刚体的振动特性。     

香港地区电气化铁路直流电力牵引系统电力电缆的雷电过电压分析

针对香港地区的电气化铁路直流电力牵引系统,采用电力系统仿真计算软件EMTP研究直流电力牵引系统中电力电缆上的雷电过电压.在分析直流电力牵引系统结构的基础上,分别构建接触网、支柱与其他竖直导体、绝缘子、避雷器和接地电极的电路仿真模型,搭建了1个完整的直流电力牵引系统EMTP仿真模型.在建模过程中考虑了土壤的非线性离子化特性和绝缘子的闪络特性.以香港地区某电气化铁路的牵引系统为例,计算不同雷击位置下电缆槽中电力电缆上的雷电过电压,分析发生绝缘闪络的风险和支柱接地电阻对电力电缆上雷电过电压的影响,建议降低支柱接地电阻以有效减小电力电缆上的雷电过电压.     

耦合大系统下本体驱动的高速铁路场景建模

针对高速列车耦合大系统的复杂多动态性和不确定性,本文提出一种本体驱动的高速铁路场景建模方法,构建可视化展示与仿真分析平台。根据耦合仿真的建模需求构建完备基元模型库,并用地理本体对模型的空间关系进行语义描述,制定语义约束规则对建模过程加以约束和引导,生成高速铁路场景。在虚拟场景中,通过控制观察视角与列车运行速度,即可开展多视角、多运行状态的模拟仿真。案例实验表明,本文构建的基元模型库精准、完备,基于本体描述的基元模型间语义信息,能够有效支持动态耦合仿真过程中各子系统间复杂动态空间关系的分析。研究成果能够为高速列车耦合仿真提供建模服务。