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原文传递高速列车弓网电弧动态模型研究

论文题名：	高速列车弓网电弧动态模型研究
关键词：	高速铁路;列车运行;弓网电弧;动态模型;电气特性
摘要：	高速铁路是当代世界先进水平的体现，因具有速度快、安全舒适、载重量大、环保等诸多优点在世界各国迅猛发展。随着列车运行速度和载重量不断提高，高速铁路运行安全保障的要求也更加严格。弓网（受电弓-接触网）关系是高速铁路的三大基础关系之一，列车运行速度的提高导致弓网系统安全运行面临严峻的挑战。近年来，随着弓网离线率和离线程度的增加，弓网离线电弧现象频繁发生，弓网离线电弧对受电弓滑板、接触网导线、供电质量、通讯信号和无线电信号的影响严重危害了列车运行安全。弓网电弧与传统的开关电弧不尽相同，具有其自身的特殊性:弓网电弧燃烧暴露在大气环境中，电弧长度会随着弓网振动间隙的变化而改变，并且电弧能量耗散与列车运行时的高速气流场等有关。因此有必要从弓网电弧的产生原因和形成机理的角度来研究和分析弓网电弧现象。　　本文基于弓网电弧自身的特殊性，介绍了弓网电弧的产生原因和形成机理;通过研究经典的电弧模型，得到了电弧模型参数对电弧特性的影响;基于横向吹弧和纵向吹弧理论，研究了高速气流场对弓网电弧耗散功率的影响;由能量平衡理论，考虑弓网电弧的弧柱拉伸、压缩以及强气流吹弧的能量交换，建立了弓网电弧的动态模型;利用搭建的弓网电弧模型分析了列车升、降弓过程中和列车运行速度为200km/h时的弓网电弧电气特性。主要工作如下: 　　基于电弧放电的基本概念，分析了电弧的外部特征，介绍了电弧的组成部分和电弧的物理特性。针对弓网离线电弧现象，从产生原因和形成机理两方面进行了论述。　　通过经典电弧模型的搭建与仿真，分析了电弧模型参数对电弧电气特性的影响。基于横向吹弧和纵向吹弧理论，研究了高速气流场对弓网电弧耗散功率的影响。根据能量平衡理论，运用Matlab/Simulink仿真软件，建立了弓网电弧的动态模型，建模过程中考虑了弓网电弧的弧柱拉伸、压缩以及强气流吹弧的能量交换。通过弓网电弧仿真波形与实验波形的对比分析，验证了弓网电弧动态模型搭建的合理性。　　利用搭建的弓网电弧动态模型，针对列车升、降弓过程中和列车运行速度为200km/h时的弓网电弧进行仿真分析，最后通过弓网电弧静态燃弧过程中和弓网电弧动态燃弧过程中电气特性的对比分析，得到了弓网电弧特性相关结论，从而为研究不同工况下弓网电弧特性提供了理论基础。
作者：	陈旭坤
专业：	电气工程
导师：	曹保江
授予学位：	硕士
授予学位单位：	西南交通大学
学位年度：	2015
正文语种：	中文