基于HIL仿真试验平台的动车组电机缺相故障研究

牵引控制系统中异步电机定子绕组发生故障,导致定子绕组不对称连接,严重影响动车组(EMU)牵引控制系统的安全稳定运行。针对牵引控制系统中异步电机定子一相绕组缺相故障,考虑端电压约束条件,推导电机一相缺相的数学模型,并基于硬件在环(HIL)仿真试验平台对数学模型进行验证。详细阐述了HIL测试平台的系统框架,设计实现方法,软硬件连接配置。将Xilinx软件下搭建的电机缺相数学模型下载至dSPACE仿真机上运行,与牵引控制单元（TCU）连接,进行HIL仿真,通过检测算法对电机缺相故障作出判断与处理。结果表明该仿真测试平台的有效性,可提供接近真实的测试环境,为牵引控制系统电机缺相故障诊断与算法功能开发提供了理论基础和设计依据。     

提高TQFR—3000型牵引发电机转子绝缘电阻值的几项工艺措施

为加速我国铁路电气化建设的需要,我厂于84年承接东风4型内燃机车用 TQFR-3000型牵引发电机及 ZQDR-410型牵引电动机的试制任务。试制前我们从有关信息反馈得知 FQFR-3000转子绝缘电阻偏低,该故障占机车落修率一定的比重,机务运行部门迫切需要提高电机转子绝缘电阻值,确保机车可靠运     

基于有限元分析的动车组牵引电机转子断条故障特性分析

以CRH2型动车组的牵引电机为例,定义了电机转子非对称运行时的电磁场计算模型。基于数值分析的基本原理,利用有限元分析软件Jmag,对牵引电机故障前后的磁场、导条电流进行了计算,并分析了转子断条对电机磁场、气隙磁密、导条电流的影响。同时根据动车组的运行特点,对故障电机在牵引特性曲线上不同工作点下的运行状态进行了仿真,分析了断条故障特征分量随着电机工作点的变化情况,为后续动车组牵引电机断条故障检测技术的研究奠定了基础。     

基于时序特征模式识别的牵引电机过流实时诊断

针对牵引传动系统电机过流的实时诊断与精确故障溯源问题,提出了一种基于故障时序特征模式识别的实时诊断方法。首先对导致牵引电机过流的常见故障源进行分析,接着通过总结与工况强关联的事件时序变化规律,离线设计出电机过流故障时序特征模式诊断规则库,然后在线实时采集相关的传感器信号以及系统工况信息,计算相关特征量和事件标志,并与离线设计好的工况事件时序特征模式诊断规则库中各模式及诊断规则进行实时匹配,从而实现牵引电机过流故障的实时诊断与精确溯源。最后,基于现场故障案例数据进行测试,验证了所提方法的有效性。     

改进双谱和经验模态分解在牵引电机轴承故障诊断中的应用

铁路机车传动系统的故障诊断,对保障列车安全可靠运行、防范事故发生起重要的作用。为了有效诊断牵引电机轴承的早期故障,提出基于经验模态分解和改进双谱的故障特征提取方法。经验模态分解是一种数据驱动的信号处理算法,相当于一个自适应滤波器组,其可将信号分解成占据不同频带的固有模态函数,实现信号消噪。滚动轴承承载运转时,局部损伤点以故障特征频率反复撞击与之接触的其它元件表面,会引发机械系统共振;基于此,采用改进双谱分析轴承振动信号各分量间的相互作用,检测轴承故障特征频率。机车实际运行试验表明,所提方法能准确诊断牵引电机轴承的早期故障。     

交流电机绕组直流电阻测试的有效性探讨

为了提高交流电机绕组故障判断的准确性,本文对交流电机绕组直流电阻测试的有效性进行了分析,并提出了测试电机工频特性值的做法.建议在测试电机直阻的基础上,加测电机绕阻的电感,阻抗,相角等工频特性值.综合分析各种数据,这样能快速准确地找出电机绕组方面的故障.     

大型电机的状态监测及故障诊断技术

通过对故障特征信号的提取分析可以对电机故障进行判断.本文对电机的多种基于信号监测的故障分析方法进行了原理分析,并对每种分析方法所适用的故障诊断类型及优缺点给予说明,最后指出其发展趋势,为电机故障诊断方法的应用提供了参考依据.     

交流牵引电机轴承故障的处理

交-直-交传动的内燃机车交流牵引电机轴承在试运行时出现传动端轴承温度和振动异常的故障,文章介绍了对该故障的处理情况。     

基于果蝇算法的多边形柱状热分析模型结构化网格优化划分方法

针对交流牵引电机转子导条等多边形柱状热分析模型结构化网格划分质量不高的问题,提出一种结构化网格优化划分方法.建立交流牵引电机热分析的求解域模型,确定交流牵引电机多边形柱状模型的四边形区域质量计算方法,提出一种基于内置四边形的多边形柱状模型四边形区域划分方法,并采用果蝇优化算法(FOA)对各分区方式的综合质量进行优化以获得相应的最佳分区方式,再通过有限元法对其效果进行仿真验证,同时与传统结构化网格划分法进行对比仿真分析,最后通过实验对上述分析作进一步的实验验证,结果表明,该文所提出的结构化网格优化划分方法较传统结构化网格划分法显著提升了交流牵引电机多边形柱状模型的网格划分质量,从而有效提高了交流牵引电机热分析的准确性,具有较好的应用价值.     

对中低速磁浮列车的直线牵引电机特性设定的初步意见

与交流旋转异步牵引电机相类似,直线交流牵引电机在运行中,其输出牵引力也控制成恒力和恒功2个状态,可以充分发挥电机的固有特性。为此,选择恒力和恒功转折频率就非常重要了。通过对一台使用过的直线电机特性的分析和计算,得出了特性设定的意见。     

基于功率动态分配的自动驾驶机车牵引电机节能控制

为了降低大功率机车牵引电机运行能耗,提出了一种基于牵引功率动态分配的机车牵引电机节能控制方法。首先,结合现场运行数据,建立牵引电机效率与其发挥牵引力及运行速度间的数学模型。然后,利用机车自动驾驶系统规划的区间速度及牵引力运行曲线,基于所建立的数学模型对不同牵引力分配策略下综合牵引电机能耗指标等进行计算,并选择最小化目标函数值的牵引力功率分配方案,控制机车各轴牵引力输出。最后,基于HX D 1型自动驾驶机车现场某条线路各区间运行数据,对所提方法进行仿真分析,验证了该方法的有效性。     

交流电传动轨道车牵引系统设计

针对国内首台交流传动重型轨道车牵引系统研制,完成整车交流电传动系统方案设计,并运用干线机车牵引计算方法,完成整车牵引/制动特性和牵引系统各关键部件的主要技术参数计算,通过系统级半实物仿真测试和整车台架滚动试验,验证了牵引系统设计的符合性。     

A totally enclosed traction motor using a permanent magnet synchronous motor

Ventilated‐type traction motors are widely used for railway vehicles. However, they require overhauls to clean inside them. In addition, they are a major noise source in railway vehicles. To solve these problems, we propose a totally enclosed‐type traction motor using a permanent magnet synchronous motor that has the same weight power ratio as that of a conventional ventilated‐type traction motor. In this paper, we report the test results of the proposed motor. The test results demonstrate that the temperature rise values are within its limit and the noise level is decreased by 10 dB compared to conventional motors. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 151(3): 71–80, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20079     

一种用于脉冲绝缘老化试验的高压脉冲电源

为研究牵引逆变器输出脉冲电压对变频牵引电机绝缘的影响,基于高压脉冲电源,结合牵引逆变器的特点,研制了一种新型高压脉冲电源,脉冲电压峰峰值为0～10kV,频率为300Hz～20kHz,占空比为50%。试验结果表明,该高压脉冲电源上升沿2.95μs,输出功率1.5kW,完全满足变频牵引电机绝缘材料性能试验的要求。     

核主成分分析和粒子群优化支持向量机在电力机车笼型异步牵引电机故障诊断中的应用研究

提出了一种采用核主成分分析和粒子群优化支持向量机的电力机车笼型异步牵引电机故障诊断方法。先利用核主成分分析对故障数据进行特征提取,以获得的故障特征子集作为支持向量机故障分类器的训练样本,然后设计和构建了支持向量机多故障诊断系统。其中,支持向量机的参数通过粒子群优化算法进行了优化,最后实现对笼型异步牵引电机的故障诊断。实验结果分析表明,该方法能够有效地应用于电力机车笼型异步牵引电机的故障诊断。     

三相电流主分量融合的电机故障图形诊断方法

为了在线快捷有效检测识别电机运行状态,并准确诊断交流电机常见故障,将图形融合方法与主分量分析方法(PCA)相结合,充分利用电机三相定子电流信号实现了电机故障的图形化在线检测方法。应用主分量分析法将三维电流状态空间样本进行降维并在二维平面内实现主分量的图形化融合,定义了电机正常、定子匝间短路、转子断条等不同运行状态下的状态识别实用判据,并针对主分量融合图形定义了故障严重度指标。通过理论分析及电机故障试验,论证了所提诊断方法对电机常见定子匝间短路及转子断条故障检测及诊断的直观性、准确性及载荷变化的鲁棒性,为电机及其拖动系统的故障诊断提供新的思路和方法。     

Application of induction motor speed sensorless vector control to railway vehicle traction

Pulse generators (PGs) are equipped to detect the rotor frequency of induction traction motors for torque control in railway vehicle traction field. Eliminating PGs is preferable from the viewpoints of increasing the reliability of the traction system, reduction of both the initial and maintenance cost, and downsizing induction traction motors. Expecting those advantages, we have been studying the application of a sensorless control method to induction traction motor control. Prior to some reports of studies and tests to apply speed sensorless strategy to railway vehicle traction we launched ideas to apply the speed sensorless control strategy and results of the studies and tests. In this paper, we present the novel control method for railway vehicle traction and some results of theoretical study and tests. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 161(2): 69–77, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20273     

YQ-190异步牵引电机电磁场有限元分析

电机是一个由非线性、多变量和多物理场耦合关系构成的机电能量转换装置。车辆用异步牵引电机具有较复杂的运行特性,为了更好的分析异步牵引电机的运行特性及不同环境下电机参数变化特征,文章借助Ansoft公司的Maxwell 2D模块,建立一种功率为190kW地铁车辆用异步牵引电机模型。利用电磁场有限元软件,分析异步牵引电机在不同运行状态下电机参数及相关特性变化曲线,为异步牵引电机的优化设计提供理论依据。     

计及电气化铁路两相交流供电系统不对称性的输电网实用故障计算方法比较研究

随着我国电网的发展和铁路建设的需要，电气化铁路采用了两相交流供电系统直接并入电力输电网的牵引模式。数量众多的这种不对称结构供电系统的接入，给采用对称分量法作为故障分析方法的现有输电网故障计算及继电保护整定计算软件带来了新的问题。本文根据两相交流供电系统的结构特点，提出了基于相量模型以及等效三相模型的实用故障计算方法，并将其与现有计算方法进行比较研究。算例验证了三种算法的有效性和实用性，现有输电网故障计算程序添加部分模块即可利用本文所述的故障计算方法实现功能扩展。利用本文所述基于等效三相模型的计算方法实现的程序包已应用于实际工程。