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牵引变流器电磁干扰测试及其线缆敷设优化
| 论文题名： | 牵引变流器电磁干扰测试及其线缆敷设优化 |
| 关键词： | 高速电气化铁路系统;牵引变流器;电磁干扰测试;线缆敷设 |
| 摘要： | 现代铁路系统不断向自动化、智能化发展，高速动车组车载电气电子设备的数量、功率容量大幅增加，相应的网络、控制系统日趋复杂，布线空间狭小。高速电气化铁路系统中，以牵引变流器为代表的大功率整流、变频设备通过串扰对列车信号系统、控制系统造成的电磁兼容性问题日益突出，成为影响铁路电子电气设备与系统正常运行的主要障碍。 串扰指相互靠近的导线之间无意的电磁耦合，即一条电缆上的信号在其周围产生电磁场，在另一条电缆上产生感应信号从而对受感电缆原本传递的信号造成干扰。本论文通过实验方法对该问题进行了研究。制定了通过罗柯线圈进行牵引变流器现场测试的方案，对牵引变流器的主要电源线缆和邻近信号线缆进行测试。为了对测试探头进行校准，设计了适用200MHz以下频段的罗柯线圈校准夹具，在相应频段内驻波比小于1.4，并设计实验方案对罗柯线圈进行了频域校准。 对现场测试采集的时域数据进行了时一频域转换，分析了时间窗宽度对变换结果的影响。指出对于kHz数量级及其以下的信号，数据点数应大于20k;对于信号系统上传输的随机信号，时间窗宽度应取10ms以上。现场测试的结果证明，电力线缆上的高频信号由电源的奇次谐波和2kHz左右的高频分量构成。信号系统工作频率为10M Hz数量级。现场测试也观察到部分信号线缆上有百Hz级的低频电流耦合现象。 为了分析串扰耦合对信号系统的影响，设计制作了线缆串扰模拟实验装置，对单芯线、线缆屏蔽护套和屏蔽双绞线进行一系列线缆串扰测试。基于理论公式，分析了线缆终端负载对耦合电压中感性耦合和容性耦合成分比例的影响，并通过实验加以验证。对低频段出现的共阻抗耦合进行了理论计算，数值与实验结果误差约3dB。实验结果表明，在线缆间距不远大于线地高度的前提下，线缆之间的串扰耦合呈10dB/倍间距的关系衰减。进一步的实验分析了不同接地措施对感性耦合、容性耦合的抑制作用。最后基于现场实验和模拟实验的结果对牵引变流器的线缆敷设优化提出了一系列建议。 |
| 作者： | 宋世千 |
| 专业： | 机械电子工程 |
| 导师： | 周忠元 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 东南大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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