标准动车组车体过电压对轴端速度传感器的影响

摘要

高速铁路的运营主要依靠电力，动车组相当于一个大功率用电设备。动车组在运行时快速移动、工作环境多变，车顶高压牵引供电回路电磁暂态切换间隔时间短，过电压产生频率远远高于电力系统中大多数用电设备，频繁的过电压冲击容易对车载设备和人员的安全造成威胁。现场运营中，车载速度传感器受车体浪涌过电压冲击频频发生故障，亟需对速度传感器电路芯片烧毁原因展开详细分析研究。　　本文首先对高速铁路常用的牵引供电方式以及标准动车组供电主回路进行了介绍，然后结合调研资料和现场测量参数，对牵引供电系统与动车组电路分别进行了简化建模；以升弓和闭合VCB暂态过程为例，建立了标准动车组暂态过电压PSCAD仿真模型。仿真得到的车体浪涌过电压与现场实验数据对比结果，验证了仿真模型的正确性，基于仿真模型进一步分析了避雷器、接触网与车顶的耦合电容等对高压电缆芯线和车体浪涌过电压大小的影响规律。　　在验证了车体浪涌过电压的大小及波形后，设计实验在速度传感器屏蔽层双端接地以及单端接地两种接地方式下，用冲击电压发生器产生200~6000V的1.2/50us雷电冲击电压施加在传感器屏蔽层上，同时用示波器检测速度传感器芯线电路侧的瞬态过电压峰值大小，测试结果表明单端接地方式下电缆芯线瞬态电压峰值最高可达600V，超过速度传感器保护器件电压等级，容易造成速度传感器电路芯片烧毁。　　通过分析车体浪涌过电压的传播途径，结合速度传感器的内部结构以及阻抗测量参数，建立简化后的浪涌过电压传播PSCAD电路仿真模型。仿真结果表明：速度传感器电缆芯线瞬态过电压随屏蔽层与芯线之间耦合电容值大小呈正相关；随电缆芯线与地线之间耦合电容值大小呈负相关。减小屏蔽层与芯线之间的耦合电容以及增加芯线和地线之间的耦合电容来增强速度传感器抗车体浪涌过电压干扰能力。

目录

声明

第1章绪论

1.1 研究背景和意义

1.1.1 高速铁路发展概述

1.1.2 动车组车体过电压及车载设备安全的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 动车组过电压的研究

1.2.2 动车组车载设备电磁干扰的研究

1.3 本文主要工作

第2章动车组车体过电压分析及模型构建

2.1 牵引供电回路

2.2 动车组主电路

2.3 模型构建

2.3.1 牵引供电系统等效模型

2.3.2 动车组等效模型

2.4 本章小结

第3章动车组车体过电压分析

3.1 动车组车体过电压仿真

3.1.1 仿真模型介绍

3.1.2 仿真结果验证分析

3.2 车体过电压实验

3.3 车顶避雷器对车体过电压的影响

3.4 接触网与车顶之间的耦合电容对车体过电压的影响

3.5 本章小结

第4章车体浪涌过电压对速度传感器的影响

4.1 速度传感器介绍

4.2 速度传感器屏蔽层接地方式对电磁干扰影响

4.2.1 速度传感器屏蔽层单端接地

4.2.2 速度传感器屏蔽层双端接地

4.2.3 屏蔽层接地方式对过电压传播的影响

4.3 本章小结

第5章速度传感器过电压抑制分析

5.1 速度传感器过电压耦合路径分析

5.2 速度传感器仿真耦合模型

5.3 优化分析

5.4 本章小结

结论与展望

1、结论

2、展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果