数字孪生在轨道交通电力牵引系统应用的探讨与展望

随着我国轨道交通电力牵引系统的快速发展与技术成熟,其可靠性评估与智能化监控技术逐渐引起关注,数字孪生是基于数据与机器学习对实际物理系统的虚拟刻画技术,可以实现对实际物理系统的行为特征模拟与参数监测,因此将数字孪生技术引入轨道交通电力牵引系统领域,可为其数字化、智能化监控与运维提供发展思路与技术手段。文章首先对数字孪生技术目前在电力牵引系统中的应用现状进行了综述,进而列举了电力牵引系统数字孪生构建过程中所需的关键技术及其发展情况——在电力牵引系统领域,数字孪生及其相关技术仍在理论研究阶段,只有针对部分子系统的探索性研究,尚未形成完善的系统建模与智能监控体系;最后,文章展望了数字孪生技术在电力牵引系统领域的工程化实现前景,探讨了其投入工程应用可能会面临的内部技术问题与外部客观挑战,旨在为后续技术研究与实践提供参考。

电力牵引系统的预测型谐波电流检测方法研究

准确、快速地检测系统电流中的谐波成分，是保证有源电力滤波器(APF)具备良好工作性能的关键。针对电力牵引负荷的经常性和剧烈变化的特点，提出了一种预测型谐波电流实时检测方法，能够在任一时刻正确预测出未来时刻的谐波电流值。理论分析和仿真研究表明，该方法检测误差小，并能克服低通滤波器造成的延时，使APF的控制时滞大大减少。该方法也可用于一般非线性负载的谐波电流检测。

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。

信号轨道电路与电力牵引系统间的电磁兼容研究

首先分析电力牵引系统对信号系统干扰的三种耦合途径，指出轨道电路受到的传导性干扰是我们目前面临的最大问题。其次，指出只要两个系统各自采取措施，电磁兼容是可能的．最后，在指出相敏轨道电路和移频自动闭塞抗电化干扰具有优点的同时，提出应进行技术改进的几点参考意见。

重载电力牵引系统馈线保护及故障点测距苦干问题与对策

本文分析了重载电力牵引供电系统在机车再生制动、机车过电分相等运行工况及接触线／正馈线断线接地故障时，馈线保护的动作行为，提出了一种自适应距离继电器。同时分析了目前ＡＴ供电系统采用的“ＡＴ中性点吸上电流比”原理的故障测距装置在经济性、可靠性、适用性和精确性等方面的不足，介绍了一种新型的故障点测距装置。

汽车实车碰撞试验电力牵引系统的开发

论述汽车实车碰撞试验电力牵引系统的基本构成及工作原理，阐述该系统的电机部分、电控部分及机械部分的各项设计参数和指标，并通过调试过程中对各项参数的记录和统计分析给出结论。

电力牵引系统单元组合式微机线路保护

国内现有电力牵引网微机保护都是单ＣＰＵ执行多条线路保护功能，可靠性和功能方面存在某些不足。而一套装置保护一条线路又导致成本过高，难于推广。本文介绍的单元组合式微机保护较好地解决了这个矛盾，并在算法和人机对话方面作了进一步改进与提高，从而增强了装置的可靠性、可用性和整体功能，提高了故障测距精度。

南宁至昆明电气化铁路电力牵引系统负序电流计算方法

叙述了南宁至昆明电气化铁路电力牵引系统负序电流的一种计算方法

轻轨列车电力牵引系统安全性预测与控制

到2012年底，中国城市轨道线路数量将超过55条、里程1500公里；未来20年，我国城市轨道交通将处于迅速发展的阶段，列车作为城市轨道交通的主要载体，它的安全可靠运行直接影响城市轨道交通运输系统的可靠性、安全性和运营效率，列车动力系统的可靠性则关乎乘客生命安全。

矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法

针对矿山电力牵引系统的发热问题,提出一种矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法,即通过实时反馈系统的温度信号,完成对电动机定子电流幅值、驱动系统开关频率等参数的在线自调节;提出一种基于温度反馈的d,q轴电流矢量优化计算方法,使系统运行于全局效率最大的工作特性曲线;基于15kW永磁同步电动机调速系统实验平台对矿山电力牵引系统主动热均衡控制方法进行了可行性验证。实验结果表明,该方法可在保证矿山电力牵引系统动态、稳态性能的同时,降低系统的热点峰值。

电力牵引系统谐波测量探讨

针对电力牵引系统中因采用大功率整流电路对电网产生各次谐波的影响,建立电力牵引物理模型,提出了采用倍频旋转变换来测量其各次谐波的含量的方法,为电网谐波治理及提高电力系统电能质量提供参考借鉴。

混合传动车辆的电力牵引系统的设计

如果单独的电驱动和在某地段采用惯用驱动加电力辅助的方式能够满足城市负荷周期的要求，那么7．5吨货物运输车辆采用混合电动动力系统就要比惯用的动力系统效率更高[1]，性能要求及电动力系统的单元成本要求牵引系统应设计得更具高效率：此处分析的系统具有一种新的水磁(PM)电动——发电两用机，它通过用脉宽调制控制的电压源逆变器，由镍金属氢化物(Ni-MH)电池系统供电，此处所做整个系统的估价包括了新的电动——发电两用机在内，本文直接考虑了通过牵引系统的电气损耗，这取决于各元件的电流水平。在单一的电驱动工况下，通过设计和操作使电气系统的功率损耗达到最小值。

电力牵引系统电气传动技术

电气传动技术是电力牵引系统传动机组发展的基础，是与微机控制技术、电力电子技术和控制理论紧密联系在一起的。是伴随其发展而发展的。

大功率电力牵引控制系统硬件在回路实时仿真

硬件在回路仿真可以有效地对电力牵引驱动控制器进行各种条件特别是极限、故障条件下的测试。本文采用dSPACE实时仿真器对大功率电力牵引驱动控制系统进行硬件在回路仿真,建立了电力牵引驱动系统的实时模型,采用双线性插值方法解决了由于固定仿真步长内发生的离散开关事件引起的误差。实时仿真与系统实验对比结果验证了实时仿真系统的有效性和可信度,在开发和测试阶段可以代替实际逆变器和电机进行实时闭环测试。

电力牵引传动系统微秒级硬件在环实时仿真

为满足电力牵引传动系统高速实时仿真的需求,分析了交直交牵引传动系统的结构及其原理,建立了现场可编程门阵列硬件在环(HIL)仿真模型,其中包含单相脉冲整流器、中间直流回路、三相两电平逆变器以及异步电机四部分。对于含有开关器件的结构——逆变器和整流器,分别推导出它们不同状态下各自开关函数的逻辑表达式,考虑了变流器电流过零点时的换流情况。采用状态方程及矩阵方程分别对变流器以及异步电机进行建模,并将数学模型集成在FPGA中加以实现,在RT-LAB实时仿真器上进行HIL仿真,验证了仿真平台的正确性。由于采用FPGA模拟牵引传动系统,充分发挥了其善于并行计算的特性,大幅缩短了仿真的步长,突破了中央处理器速度限制,实现了微秒级系统模型实时仿真,提高了HIL仿真系统的响应速度以及准确度。

轨道交通车辆电力牵引传动系统设计

介绍了电力牵引传动系统的概念,从牵引参数、曲线设计、匹配性等角度分析了轨道交通车辆电力牵引传动系统的设计,对提升城市轨道交通车辆的牵引和电制动性能有一点的参考价值。

国产化地铁交流传动电力牵引系统首装成功

由中国南车集团株洲电力机车研究所与主机厂联合研制的我国首台拥有自主知识产权的国产化北京地铁电动客车，于日前在北京地铁13号线上开始正式载客商业运营。

基于混合逻辑动态模型的电力牵引传动系统硬件在环仿真

为涵盖牵引变流器所有可能开关状态以及进一步减小硬件在环(hardware-in-the-loop,HIL)仿真步长,该文提出一种基于混合逻辑动态(mixed logical dynamic,MLD)模型的电力牵引传动系统HIL仿真,并于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)上实现。结合开关器件驱动信号,推导不同电流、电压条件下的开关函数逻辑表达式,依此建立二重化单相脉宽调制(pulse width modulation,PWM)整流器和三相PWM逆变器的MLD模型。合理分配系统各模块计算顺序,使系统计算步长约束在500ns内。HIL仿真与Simulink仿真对比,结果验证了HIL仿真的正确性和有效性。相较于基于通用处理器的HIL仿真,MLD模型和FPGA的结合进一步减小了仿真步长,能及时反应开关动作。

单神经元PID在直流电力牵引调速系统中的仿真研究

针对当前直流电力牵引调速系统中存在的问题,采用单神经元PID控制方法对直流双闭环调速系统的内环进行控制。经MATLAB计算工具仿真,结果表明,改进后的控制系统使得直流牵引电力机车调速系统性能得到很大的改善。由于单神经元PID控制系统比经典PID控制系统具有更强的自适应能力和抗干扰能力,单神经元PID控制算法比模糊控制、BP神经网络控制算法的计算量小,容易实现,因而单神经元PID控制方法更适用于直流电力牵引调速系统。

电力牵引型式试验系统测控技术研究

由于我国对于同步牵引电机的研发时间较短,同步牵引电机的牵引性能还没有得到完整、成熟的应用。所以无论异步牵引传动系统还有同步牵引系统目前还处于研发中,虽然异步牵引传动系统已经应用在高铁动车上,但是还没有得到充分的国产化,对于城市轨道交通、高铁、动车,异步牵引传动系统仍然处于自主化的研究;另一方面由于交流牵引传动系统出现了同步化的趋势,但是同步牵引传动系统起步较晚,还需要大面积的开发。不过,无论是同步牵引传动系统还是异步牵引传动系统的开发都离不开列车模拟运行系统的运行测试。