CRH3型动车组轴端速度传感器的电磁兼容性研究

摘要

为提高CRH3型动车组轴端速度传感器的电磁兼容性，对CRH380BL型动车组TCU速度传感器和CRH380CL型动车组BCU速度传感器的电磁干扰问题进行了研究。采用电偶极子理论分析了降弓期间产生的电弧放电的电磁特性，从辐射耦合的角度分析了CRH380BL型动车组在降弓时车体骚扰电压形成的原因，从端口耦合的角度分析了车体骚扰电压对TCU速度传感器产生干扰的耦合机理并给出了解决措施。结合CRH380CL型动车组的工况条件及实测结果确定了BCU速度传感器的电磁干扰源及其幅频特性，并建立了该工况下车体阻抗网络模型，从磁耦合的角度分析了干扰源对BCU速度传感器的干扰过程并给出了抑制措施。指出了两类速度传感器电磁干扰问题解决方法的相互制约性，并提出了综合解决措施。
　　研究结果表明:1）CRH380BL型动车组在降弓时产生的电弧放电相当于一个电偶极子天线，它会在周围空间激发强的电磁场，实测得到降弓期间空间磁场强度最高幅值达到近60dBμA/m，电场强度最大值为7.3V/m，其频率主要分布在5MHz附近。这样的强磁场会在车体表面形成感应电流，通过Ansoft/Maxwell电磁仿真软件计算得到1安培5MHz的电流激励下，会在车体上产生2.3mA的感应电流。受CRH380BL型动车组单点保护接地的影响，当感应电流沿车体流动时，会在车体上形成骚扰电压，实测得到降弓时TC02车车体对地（钢轨）电位最大值达78.4V。由于TCU速度传感器传输电缆屏蔽层采用单端集中式接地，当车体存在骚扰电压时，屏蔽层接地点周围的电场会变得极不均匀，从而在速度传感器信号端口上形成干扰电压;
　　2) CRH380CL型动车组BC09车和TC10车的风挡位于绝缘节处时，由于扼流变压器牵引线圈的磁化阻抗远大于钢轨阻抗，以及受CRH380CL型动车组多点保护接地的影响，牵引回流会经动车组的保护接地流入车体上。实测得到当从TC10车和TC15车牵引变压器流入钢轨的电流总和在20A以上时，通过扼流变压器中性线的电流仅有4.5A，大部分电流将从TC10车车体流过。由于CRH380CL型动车组BCU速度传感器传输电缆的屏蔽层为双端接地，部分电流会流进电缆的屏蔽层，从而通过屏蔽层与芯线间的磁耦合对芯线上的速度信号产生干扰。实验得到当屏蔽层中流过基波为7A的电流时，将会在芯线上产生最大值为0.72V的感应电压。
　　通过新增保护接地来降低车体电位的方法能有效解决CRH380BL型动车组TCU速度传感器的电磁干扰问题;通过在保护接地线上增加0.5Ω接地电阻来限制牵引回流流入车体的方法，能有效解决CRH380CL型动车组BCU速度传感器电磁干扰问题;采用SiC接地电阻能克服两类速度传感器电磁干扰问题解决方法的相互制约性，是一种综合的解决措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容

第2章 CRH3型动车组概况

2．1 CRH380BL型动车组主电路

2．2 CRH380BL型动车组轴端速度传感器的类型及工作原理

2．2．1 速度传感器类型

2．2．2 速度传感器的工作原理

2．3 CRH380BL型动车组门控系统

2．3．1 机械结构

2．3．2 关门逻辑

2．4 CRH3型动车组的接地方式

2．4．1 CRH380BL型动车组的接地方式

2．4．2 CRH380CL型动车组的接地方式

2．5 本章小结

第3章 CRH380BL型动车组轴端速度传感器的电磁兼容性分析

3．1 干扰现象描述

3．2 电弧放电特性的分析

3．2．1 电偶极子天线的等效

3．3．2 空间磁场强度测量

3．2．3 空间电场强度测量

3．3 干扰源对速度传感器耦合机理分析

3．3．1 车体表面感应电流的分析

3．3．2 车体表面感应电流的仿真计算

3．3．3 车体电位的测量

3．3．4 速度传感器信号端口干扰电压的形成

3．4 TCU速度传感器电磁干扰解决措施

3．5 本章小结

第4章 CRH380CL型动车组轴端速度传感器的电磁兼容性分析

4．1 干扰现象描述

4．2 干扰源特性的分析

4．2．1 绝缘节与扼流变压器

4．2．2 工作接地与保护接地通过的电流

4．2．3 仿真建模

4．3 干扰源对速度传感器的耦合机理分析

4．3．1 理论分析

4．3．2 实验验证

4．4 BCU速度传感器的电磁干扰解决措施

4．5 本章小结

第5章 CRH3型动车组轴端速度传感器电磁干扰问题的综合解决措施

5．1 两种解决方法的相互制约性

5．2 综合解决措施

5．3 本章小结

结论与展望

致谢

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研成果