高速動車組電磁兼容預測建模方法及其應用研究.pdf

1、高速動車組是一個集高壓大功率設備、網(wǎng)絡通信設備及信號控制設備于一體的復雜巨系統(tǒng)。其內(nèi)部電磁干擾源眾多且形成機理多樣，某些受擾設備在特定條件下也會對其他設備造成干擾;同時，高速動車組采用分散動力牽引，有限的空間使得車載電子電氣設備安裝與布線密集，電磁騷擾傳輸耦合復雜。僅從高速動車組系統(tǒng)內(nèi)某一設備或器件的電磁兼容角度出發(fā)，無法完整準確地對高速動車組電磁兼容進行研究。特別是高速動車組內(nèi)部不同功率等級及不同類型的線纜走線錯綜復雜，由線間串擾導致

2、的電磁干擾故障，直接影響列車運行安全。經(jīng)典的多導體傳輸線法在復雜環(huán)境中提取單位長度分布參數(shù)困難，所建立的線間串擾模型不易擴展，無法對高速動車組線間串擾問題進行準確分析。因此，亟需對復雜系統(tǒng)的電磁兼容預測建模方法進行研究，并提出一種新的線間分布參數(shù)提取方法，建立線間串擾耦合模型，進行工程應用。
　　針對以上問題，本文通過理論分析、仿真建模及實驗驗證的手段，圍繞高速動車組電磁兼容預測建模方法及應用展開研究，完成的主要研究內(nèi)容和取得的研

3、究成果包括以下幾個方面，
　　(1)研究并提出了復雜系統(tǒng)面向?qū)ο蟮哪K化電磁兼容預測建模方法。該方法從電磁兼容三要素入手，利用面向?qū)ο蠹夹g(shù)及模塊化建模的思想，通過構(gòu)建對象和模塊，分析模塊間的相互關(guān)系，達到對系統(tǒng)電磁兼容進行預測分析的目的。由于該方法忽略了模塊內(nèi)部特征，只關(guān)注模塊端口間的關(guān)系，使得在進行系統(tǒng)電磁兼容分析時，可針對所研究的問題對模塊進行單獨調(diào)用，有效簡化了系統(tǒng)級電磁兼容預測分析過程，增強了系統(tǒng)模型的靈活性及可擴展性，為

4、高速動車組整車電磁兼容預測建模提供了思路和手段。
　　(2)研究并提出了基于矩量法和混合積分方程的分布參數(shù)提取方法，推導了表征干擾傳輸耦合特性的電磁騷擾傳輸函數(shù)，并在此基礎(chǔ)上建立了不同于傳輸線模型的線間串擾耦合模型。通過調(diào)用不同形式的并矢量格林函數(shù)，實現(xiàn)復雜系統(tǒng)中不同布線位置的線間分布參數(shù)的提取，解決了多導體傳輸線法在復雜環(huán)境下分布參數(shù)提取困難的問題。所建立的多端口線間串擾耦合模型具有很強的靈活性和可擴展性，為分析復雜環(huán)境下的線間

5、串擾問題提供了理論依據(jù)。經(jīng)實驗驗證，結(jié)果表明本文提出的線間串擾耦合模型分析結(jié)果與實驗結(jié)果最大誤差僅為2dB。
　　(3)將高速動車組線間串擾耦合模型應用到工程實踐中。利用該模型分析了高速動車組由于供電線與連接ATP和DMI的Profibus總線的線間串擾導致的電磁干擾故障問題。并在中國標準動車組設計過程當中，使用該模型對車底布線方式進行了預測評估，提出了基于電磁兼容性最優(yōu)化的車底布線設計方案建議。實現(xiàn)了理論模型的工程應用。