轨道交通牵引系统电磁兼容技术研究及应用

电力电子变流装置的应用显著提升了轨道交通牵引系统的性能,同时也带来了电磁干扰、长线缆振荡过电压、轴承电腐蚀等负面效应。文章聚焦轨道交通应用场景,围绕牵引系统,从整车辐射、车辆与列车检测系统及应答器传输系统的兼容性、低频磁场发射、长线缆过电压、电机轴承电腐蚀五个方面介绍了电磁兼容问题的机理、国内外标准,并从软硬件方面介绍了管控措施。指出基于标准、经验和模型,有针对性地开展电磁兼容建模、仿真、分析和抑制是实现轨道交通系统电磁兼容性的重要手段。路网车大系统及跨国运行车辆的电磁兼容设计、宽禁带半导体器件应用等,是未来轨道交通电磁兼容设计面临的挑战。

基于全SiC MOSFET的轨道交通牵引逆变器高频负面效应分析及其应对策略

分析了轨道交通用牵引变流器采用SiC器件后,功率开关器件的高开关速度和高开关频率会给牵引系统设计带来负面问题。结合理论分析和实测结果,对采用全SiC MOSFET与传统Si基IGBT器件在牵引逆变系统电磁干扰、电机端的电压变化率du/dt和过电压、电机轴承电压等方面进行对比分析;针对SiC MOSFET带来的负面效应提出相应的抑制策略,满足既有牵引系统应用要求。

基于相间变压器的长电缆过电压抑制技术研究

针对碳化硅(SiC)等高速开关器件带来的长电缆过电压问题,分析了长电缆过电压产生原理及其影响因素,提出了一种基于相间变压器的抑制长电缆过电压的方法。通过建模仿真,结合双脉冲试验和BUCK电路试验进行了验证,结果表明该方法对抑制长电缆过电压效果显著。

高速动车组牵引系统电磁干扰分析及抑制方法研究

针对高速动车组牵引系统电磁干扰的复杂性,结合车辆系统设计,分析牵引系统电磁干扰耦合路径,并基于等效干扰源法建立了系统共模干扰计算模型;完成了对动车组牵引系统的高频测试与建模以及对干扰电流的仿真预估,通过实测结果验证了理论模型的准确性;最后根据对牵引系统电磁干扰影响因素的分析,提出了干扰抑制方法,并对各抑制措施的有效性进行了仿真和试验验证。

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。

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。

有源电力滤波器参数选择方法

为了滤除有源电力滤波器(APF)输出电流的干扰分量,改善输出波形,以APF输出总电感为基准,通过严格的条件限定,给出了LCL参数选取的确定方法。通过工业样机的实测,验证了该方法的正确性和优越性。

车载应答器传输模块电磁干扰研究

车载应答器传输模块(BTM)是列车自动防护系统的重要组成部分之一,其所处位置电磁环境复杂,在列车实际运行过程中因电磁干扰导致的BTM故障问题频出,存在引发列车安全的隐患。为此,文章对BTM电磁环境进行分析,从抑制干扰源与切断耦合路径两个角度给出了解决方案。实例测试结果表明,采用所提方案,可降低14 dB以上BTM电磁干扰,验证了所提方法的有效性。

长沙磁浮列车MVB通信故障机理研究

分析了长沙磁浮列车在调试过程中出现的一起MVB网络通信故障,指出MVB信号尾帧异常振荡是导致故障的直接原因。根据传输线理论,结合对振荡现象的分析,排查出列车MVB网络外接设备存在接触不良是导致故障的根本原因。通过理论公式与仿真建模研究了可能导致故障发生的主要因素,全面地解释了故障现象,为提高列车网络通信系统电磁兼容性和可靠性提供了重要参考。

变流器传导干扰分析与磁环抑制作用研究

文章重点介绍了变流器系统传导干扰的产生和传播机理;结合仿真手段分析了磁环抑制共模干扰原理,以及磁环在功率电路中使用的设计要点;最后对磁环抑制变流器传导干扰进行仿真分析;从而总结相关参数,可为变流器E M C设计提供指导。

PWM逆变驱动系统传导干扰分析及抑制

为实现PWM逆变驱动系统传导干扰工程简化分析,快速找到影响系统传导干扰的主要因素,提出了一种基于等效谐波源的系统传导干扰简化计算模型,该模型具有结构简单、物理意义明确、适用于频域分析等特点。文章结合某实际PWM逆变驱动系统进行传导高频建模,对该系统的差模干扰和共模干扰进行仿真预估,验证了理论简化模型的正确性;并结合实际应用提出传导干扰工程化抑制措施,仿真和实验结果验证了抑制方法的有效性。

电力电子牵引变压器电磁兼容分析

电力电子牵引变压器(power electronic traction transformer,PETT)具有高电压、高开关频率、功率密度大、系统集成度高等特点,系统内半导体器件开关动作对敏感控制电路的电磁干扰成为影响系统可靠性的关键因素。文章针对PETT高压级联特点提出了基于分布参数的近场耦合模型,分析了主电路IGBT开关动作对敏感控制电路的影响,结合仿真模型分析了影响电磁干扰的关键因素。

电动汽车电机驱动系统传导干扰建模及预测

电机驱动系统高压直流端电磁干扰(EMI)抑制是电动汽车电磁兼容设计的关键技术之一。目前行业内针对该端口的EMI抑制通常采用基于经验试错法,缺乏一套精确的系统级EMI仿真预测模型进行定量的电磁兼容风险评估。文章研究了电机驱动系统EMI传导干扰路径,提出了一种基于矢量匹配法的电机高频等效电路建模方法和一种基于时域提取法的系统等效干扰源建模方法,并建立了电机驱动系统传导干扰高频电路模型。基于一台实际乘用车电驱系统进行仿真实验,结果显示,在150 kHz~10 MHz频率范围内,预测结果与实际结果的误差小于6 dB,表明该模型能够精确预测系统高压直流端EMI滤波抑制前后的传导干扰水平,可以有效指导电机驱动系统电磁兼容正向设计。

电动汽车驱动系统用控制板EMC仿真分析及优化

以某电动汽车驱动系统控制板为对象,运用Ansys的仿真软件对其电磁兼容性进行建模、仿真,提出了改进设计的方法,并通过仿真进行了对比验证,证明了该方法的有效性。