虚拟仪器技术在铁路大型养路机械电气控制系统中的应用

捣固车是一种大型的铁路养路机械,其电气部分担负着各种作业的控制任务,是整车的大脑.为了提高养路机械作业的精度和稳定性,保证正常作业,需要对其作业参数进行仿真和优化.本文介绍了一种基于虚拟仪器技术的数据采集系统,该系统选用带USB接口的DAQPad6016为数据采集卡,采用功能强大的图形编程语言-LabVIEW进行软件编程,多通道同步采集数据,分多个图表显示模拟数据和开关量数据;采用DAQmx驱动程序进行快速开发,简单易操作,大大缩短了研发时间.     

整流器主电路开路故障诊断及容错控制研究

针对牵引变流器故障中较常见的开关管开路故障,提出一种故障诊断和容错控制新方法,可在不增加传感器的基础上,准确、迅速地诊断/定位任意开关管开路故障,并在此基础上,实施所提出的新型容错控制方案,使得变流器在任一开关管开路情况下,仍能保持全功率运行。其中,诊断/定位方法无需增加任何传感器,利用变流器控制所必须采集的输入和输出电压信号作为参考量,诊断过程与控制触发信号及负载变化无关;容错控制方案需增加5组外部开关,改变变流器与变压器绕组的连接方式,在不改动原有设备的基础上,保障容错控制目标,新加入的开关工作在零电压零电流条件下。通过试验样机和测试结果验证了理论分析的有效性。     

一种新型有源次级钳位全桥零电压零电流软开关PWM变换器

提出了一种新型的全桥移相零电压零电流变换器拓扑结构。新的变换器通过导通副边辅助电路中的钳位MOSFET,使得滤波电感两端电压被钳位为零,输出滤波电容的电压全部作用在原边漏感上,实现原边电流的迅速复位,从而创造出良好的滞后臂零电流开关(zero current switching,ZCS)条件。新拓扑在有效零电压零电流开关(zero voltage zero current switching,ZVZCS)范围,最大占空比等方面都优于其它拓扑结构。该文详细分析了新拓扑的工作过程和各项特性,并试制样机,验证了理论分析的正确性和新拓扑的有效性。理论分析和实验结果都证实了新拓扑非常适合中大功率场合应用。     

基于特征提取与误差补偿的金属化薄膜电容器剩余寿命预测

金属化薄膜电容器是轨道交通变流系统的重要元器件之一,精确预测其剩余寿命有助于优化变流系统的运行维护策略,降低系统运用成本,同时降低故障和突发事故发生所带来的损失。由于老化试验成本与时间的限制,当前的寿命预测存在数据样本数小、特征参数测量点少等问题,因此,文中采用能较好适应该类样本的支持向量回归(support vector regression,SVR),并利用深度置信网络(deep belief network,DBN)在未构建复杂且未知的经验退化函数下对电容量退化序列的特征进行深度提取,建立融合DBN与“双通道”支持向量回归(binary support vector regression,BSVR)的预测模型,其中“第一通道”基于Linear核函数的SVR对序列实行多步递归预测(recursive multi-step forecast strategy,RMFS),随后将所获误差代入基于Gauss核函数的“第二通道”SVR完成误差补偿训练,较好地消除了实行RMFS时所造成的累积误差。就此,提出基于特征提取与误差补偿的剩余寿命预测方法,并在老化试验下的金属化薄膜电容器电容量退化数...     

中低速磁浮单边直线电机设计及特性优化

为满足中低速磁浮用单边直线感应电机(single-sided linear induction motor,SLIM)的牵引制动特性要求,给出了两种备选设计方案:一种是八极-80槽(长度1 927 mm),一种是八极(虚拟9极)-89槽(长度2 047 mm).在结构空间、材料成本酌优考量的基础上,对SLIM的绕组极数、节距、匝数、槽型、布线等的快速准确定型,对两种SLIM设计方案分别进行磁路、磁势、等值电路、起动特性等的计算,给出相应的理论计算及仿真测试结果.实验结果表明:两种备选方案均能满足中低速磁浮牵引要求,其中八极-80槽已经量产化,八极-89槽可行性已被验证.对结果分析可以得知SLIM设计流程和相关特性计算方法能为中低速磁悬浮列车驱动用SLIM的优化设计提供参考,依据结构设计过程,可准确地计算出与SLIM动态控制有关的参数的静态值.     

非侵入式机车主变压器绕组故障在线诊断方法

为在不改变电力机车系统原有结构的前提下实现对主变压器绕组故障的实时检测,提出一种基于分布参数模型的非侵入式交流机车主变压器绕组故障在线诊断方法.首先通过理论分析得到正常情况下主变压器的输入输出电压差ΔV与输入电流i_1之间关系ΔV-i_1是一个中心位于直角坐标系原点的斜椭圆轨迹,不同类型的绕组故障对应不同的ΔV-i_1轨迹.然后基于dSPACE实验平台对诊断方法进行了验证.实验结果表明:匝间短路时,随着短路百分比的增大,椭圆面积不断增大,离心率呈不断减小;轴向位移时,随着故障严重程度增加,离心率呈正上升趋势,而椭圆长、短轴及其面积呈下降趋势;盘间短路时,椭圆短轴减小,倾角变化明显.对比正常情况与故障情况下的ΔV-i_1轨迹差别,诊断方法可以准确识别多种绕组故障.     

分布式车载控制电源电气故障诊断研究

针对车载控制电源故障诊断计算量巨大、缺乏精确故障数学模型、子系统寄生参数的计算和分析方法目前还不明确的问题,提出了一种使用因果模型进行分布式故障诊断的新思路。将复杂的系统分割为相互具有一定独立性的多个子系统,这样,可针对每个子系统进行局部故障诊断,而无需考虑所有的结构和参数。一方面大大降低了诊断的复杂度,从而提高诊断的可靠性;另一方面,可针对每个子系统采取不同的、合适的诊断方法来提高诊断的准确性;样机于2010年在HX_D30132_1号车装车运用。     

磁浮直线感应电机的PI自适应电流可变转差频率鲁棒控制

单边直线感应电机(Single-sided Linear Induction Motors,SLIMs)作为中低速磁悬浮列车的驱动装置,其推力和法向力的耦合控制特性以及系统的抗扰动能力,对于磁浮列车的牵引及悬浮系统动态运行极为重要。本文分别建立SLIM的最大推力点和法向力过零点的转差频率-电流控制模型,研究了将两者协同优化控制的变电流分段变转差频率(Variant-Current Variable Slip-Frequency,VCVSF)策略。建立了在稳态转差频率下的法向力控制电流与悬浮气隙的二维状态空间Popov超稳定模型,通过在线性环节增加前馈补偿器保证等价反馈系统严格正实,从而实现零点处法向力稳态振动的自收敛。实验研究验证了本文所提控制算法的有效性。     

基于输出电流轨迹的机车逆变器开路故障在线诊断方法

为了适应车载逆变器负载变化范围大的特点,兼容现有变流器的应用场合,保障行车安全,同时提高逆变器开路故障的检修效率,提出一种基于两相输出电流轨迹的功率管开路故障在线诊断方法。在三相基本平衡的情况下,用解析的方法推导得到两相电流合成的轨迹为笛卡尔坐标系下的一个椭圆,椭圆的倾角和离心率与电流幅值无关,其大小与电流幅值成正比。通过理论分析证明,对于单管开路故障和两管开路故障共21种故障类型,电流轨迹有21种不同的特征,对这些轨迹进行观测或辨识可以达到隔离故障的目的。同时,提出不受负载变化影响的故障定位方法。最后,利用d SPACE实验平台验证了该数学模型的准确性以及在线诊断方法的有效性。