交流传动系统网侧电流信号异常实时诊断与容错控制

目前,交流传动机车在现场运用中经常出现因网侧电流信号异常而误报牵引系统网侧接地故障的现象,其会致使机车执行保护动作甚至导致机破。为解决此问题,文章提出一种基于多工况非线性模型的网侧电流信号异常实时诊断方法。首先,其基于系统机理和工程设计经验,提取与网侧电流强相关的变量,建立网侧电流的多工况非线性估计模型;其次,基于牵引传动系统两个互为冗余的网侧电流信号并结合网侧电流估计值,设计残差及检测统计量,并结合CUSUM算法实现针对两路网侧电流信号异常的有效故障检测与决策;最后,根据故障决策结果采用不同的容错控制策略,保证系统正常的控制与保护功能。现场数据测试结果表明,该算法在异常发生0.3 s后,实现了网侧异常的及时检测与精准定位,规避了现场因网侧信号异常导致的故障影响。     

一种新型电力机车牵引换流器设计

针对传统交直交电力机车牵引系统存在主电路结构复杂、功率和电压水平受限等问题,基于采用全桥型子模块的模块化多电平换流器结构,设计了一种单相AC-三相AC电力机车牵引换流器,可直接驱动三相异步牵引电动机,从而取消了车载降压变压器,降低了电力机车牵引系统的复杂度。通过建立该换流器在两相同步旋转dq坐标系的数学模型,提出了一种外环定交流电压控制策略和内环直接电流控制策略。仿真结果验证了该换流器及控制策略的有效性。     

牵引变流器网侧电流谐波抑制研究

作为电力机车牵引传动系统核心部件的牵引变流器是牵引供电网的主要谐波来源之一;牵引变流器采用的单相四象限整流器,输出含有二次脉动,且工作开关频率较低,导致变流器网侧电流谐波问题严重;目前单相四象限整流器的控制脉冲产生主要采用SPWM技术;与SPWM相比,SHEPWM(特定谐波消除PWM)可以针对性的消除特定的谐波,谐波含量更小,效率更高,但其无法消除调制波中本身就存在的谐波;针对SHEPWM调制策略进行了分析设计,同时对陷波滤波器技术、PR控制策略和LC回路在降低谐波含量中的作用进行深入分析;经过合理的方案选择,有效的降低了网侧电流谐波含量,并通过MATLAB仿真实验进行了分析验证。     

电力机车谐波制动过电流微机保护的研究

电力机车安全可靠地工作对保障电气化铁路的安全运行具有十分重要的意义。分别分析了机车在启动工况和正常运行工况下的网侧谐波电流,并对这两种工况电流进行仿真,从中提取出变压器短路故障差异性较大的谐波特征量。二次谐波和三次谐波特征量构成了机车网侧谐波电流保护。理论证明,机车网侧谐波电流保护具有较高的灵敏度和实用价值。     

高速列车牵引整流器多类故障联合诊断方法

提出了一种高速列车牵引整流器多类故障联合诊断方法. 首先, 基于三电平牵引整流器开路故障分析, 建立整流器所有功率器件开路故障以及正常运行的状态空间模型并构建相应状态观测器. 然后, 基于正常状态观测器进行故障检测, 检测到故障后, 基于故障观测器区分功率器件开路故障和网侧电流传感器故障, 进而诊断出功率器件开路故障位置和网侧电流传感器故障类型. 实时仿真结果验证了本文方法的正确性和有效性.     

基于SABER的PWM整流器滞环控制仿真

交直交传动的核心部件就是牵引变流器,它主要分为网侧变流器和电机侧逆变器。单相电压型脉冲整流器是牵引传动系统的一个重要组成环节。该文简要介绍了单相电压型脉冲整流器的工作原理,利用SABER仿真软件的MAST语言编写了单相电压型脉冲整流器的控制程序,采用滞环电流控制的控制策略,产生脉冲整流器的PWM控制信号。根据供电电网电压及中间直流回路电压给定,对主电路的元件参数进行了选择和优化。仿真结果表明,滞环电流控制算法简单,直流侧电压脉动小,交流侧电流和电源电压同相位,功率因数接近于1。     

基于功率预测模型的单相PWM整流器直接功率控制

提出一种基于功率预测模型的单相PWM整流器控制策略.该控制策略通过构造与网侧电压、电流正交的虚拟电压、电流分量来形成-坐标系;在采用瞬时功率理论及功率预测算法获得电路有、无功变化量的基础上,推导了整流器交流侧的电压控制矢量,并采用单极性调制方法来保证整流器工作频率的恒定;由于取消了电流调节内环,该控制策略具有控制系统设计简单、电路抗扰动能力强、系统动态过程短等特性.仿真结果验证了所提出的控制策略的有效性.     

城市轨道交通故障测距系统软件设计

为了对城市轨道交通牵引网短路故障点定位问题进行研究,满足牵引供电系统的可靠性要求,利用VS2003设计了城市轨道交通牵引网故障测距系统软件,接收从牵引变电所发送来的电压、电流信号,对牵引供电系统进行短路故障点定位,为快速修复线路和牵引供电系统继电保护提供依据,保证牵引供电系统的正常工作;软件基于CSerialPort类实现了牵引变电所与上位机之间的串口通讯,然后与ODBC数据库编程技术相结合,将串口数据实时保存在数据源文件中,实现了数据的实时采集和实时回放功能;最后进行联调的结果证明了该设计的有效性。     

一种新型三相电压型PWM整流器启动冲击电流抑制方法

针对三相电压型PWM整流器启动瞬间产生较大的冲击电流,致使系统稳定性、可靠性降低的问题,在整流器前端加入预充电电路,对预充电电路软启动过程和整流器启动过流的原因进行了详细分析,再对2种无预充电电路的母线电压缓给定方法和2种预充电电路结合母线电压缓给定方法抑制启动冲击电流的作用机理进行了对比分析,最终提出了预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制的最优抑制方法,最后通过搭建4种母线电压缓给定方法的仿真模型和30 kW整流器实验样机进行了验证。结果表明,采用预充电-分段二阶抛物线母线电压缓给定混合控制启动的整流器有效地抑制了冲击电流,网侧电流启动无过冲现象,直流侧母线电压无超调。     

采用电压跟随结构的精密电流检测系统设计

设计了一种基于电阻采样法的电流检测系统。在电流检测电路和A/D电路之间设计了电压跟随结构以消除A/D电路对电流检测过程的扰动。系统地分析了电流检测的误差来源,其主要由取样电阻器的误差、运放失调电压和ADC的失调误差三部分造成,其中运放失调电压是主要的误差来源。测试结果表明:所设计的电流检测电路可实现电流的实时检测,电流测量精度达到10μA,测量误差率小于5%。     

利用小波分析和云模型实现机车优化粘着控制*

分析了电力机车粘着控制系统的基本原理,建立了包含粘着特性的机车牵引力传递模型;利用小波分析消除车轮速度信号中干扰噪声,提高机车空转趋势识别的可靠性。云模型将模糊性和随机性有机地结合在一起,实现定性概念和定量表示间的转换;针对机车牵引系统的强非线性和不确定性,设计了云模型粘着控制器。通过与传统的粘着控制方法对比表明,小波分析和云模型粘着控制方法不但可以有效抑制空转,同时可以实现优化粘着控制。     

电动汽车负载模拟加载系统

电动汽车的普及和推广对牵引电机的性能提出了新的要求。为了研究电动汽车直流无刷电机（BLDC）在复杂路况条件下的运行性能,提出了一种电动汽车负载模拟加载系统,推导了汽车牵引电机负载数学模型。基于时间等效的缩放思想,用小功率电机代替实际牵引电机作为系统的牵引电机,使该系统具有很好的可实施性。在MATLAB/simulink环境下建立电机和联轴器的仿真模型,负载电机通过联轴器对牵引电机进行实时加载,进而可以分析不同路况下电动汽车牵引电机的动态性能,为实际工程中整车实验提供动力方面的数据参考。     

基于长定子齿槽的磁浮列车测速

磁浮列车测速定位传感器在实际运行时,会受到列车震动和长定子轨道的接缝等影响,并且轨道接缝的尺寸也不相同,使得位置传感器在通过不同轨道接缝的时候产生不同的信号畸变,导致牵引设备过流或过压保护甚至烧毁。为了能够适应不同的轨道接缝的影响,本测速定位系统采用了两路相对位置传感器,应用自适应滤波和周期预测的方法,设计了一种自适应预测滤波器,通过周期预测方法将预测值与实际观测值进行比较,选择与预测值相近的传感器信号。通过提取两路传感器中的正确信号,实现了传感器的冗余处理,列车实际运行实验验证所提出方法的正确性。     

一种基于有源滤波器的新型同相AT供电系统

本文针对电气化铁道牵引供电系统存在的一些问题，如产生较严重的谐波和无功功率，相邻供电区段必须用分相绝缘器分隔和通信干扰等，提出了一种基于有源滤波器构建的新型同相AT牵引供电系统——单台YN，d11-55接线方式，仅由一台变压器和平衡变换装置构成（中性点接地）。以检测到的同相综合补偿电流为参考，控制有源滤波器以抑制三相不平衡状态，并消除谐波和无功分量。仿真证实这种同相供电系统是可行的。     

基于转辙机牵引力和PSO-SVM的道岔故障诊断研究

随着高速铁路的快速发展,道岔故障频发,成为一直是急需解决的重大安全问题;首先从道岔的运行原理出发,研究了转辙机拉力对道岔的影响;然后进行了转辙机的电动机的功率和电流参数的比较,结果表明,转辙机拉力更能直观反映道岔的运行情况;最后提出了用转辙机拉力参数实现基于粒子群算法优化支持向量机(PSO-SVM)的道岔故障诊断算法;经过对实际数据的处理,表明此种诊断方法对道岔的故障有较好的分辨能力。     

无线数据传输在机车动力试验中的应用

传统的机车动力试验需要多根电缆实现被试机车和动力试验车之间可靠的实时数据传输，本文采用无线通信实现二者之间的可靠实时数据传输。将近两年的实际应用表明：该系统具有实时性强、可靠性和准确性高、使用方便、经济效益好等特点，对于其他路局的动力试验具有现实的借鉴意义，对山区铁路的多机无线同步操纵等无间断无线数据传输应用场合也具有重要的参考价值。     

基于虚拟样机与二型模糊系统的机车粘着控制

为了抑制轮对空转,并使轮轨间的粘着处于极限状态,需要开发基于虚拟样机和现代控制理论的机车粘着控制技术。组建了包括电力机车多刚体动力学模型、电力牵引传动系统和控制系统的仿真平台。针对电力机车牵引系统的强非线性和不确定性,引入二型模糊逻辑以实现机车粘着控制。仿真结果表明,在该仿真平台上能够成功实现基于二型模糊系统的粘着控制,并且能够较好地抑制空转现象,实现优化粘着控制。     

牵引电机主极裂纹涡流检测原理与设计

本文针对电力机车牵引电机主极断路故障，阐述了检测电机主极裂纹的原理及具体电路设计方案，提出了主极裂纹检测过程中克服提离效应的方法和提高测量精度的措施。当主极有裂纹缺陷时，通过探测线圈的磁通量就会发生变化，根据涡流大小及分布情况可检测出影响线圈电特性的参数．从而发现牵引电机主极裂纹故障。由本方案设计的牵引电机主极裂纹涡流检测装置具有频率可调，测量结果稳定且精度高等优点。     

轨道交通直流牵引PROFIBUS主站接口研究

简要介绍了PROFIBUS规范发展现状和轨道交通直流牵引系统的PROFIBUS接口集成现状,给出了PROFIBUS开发的四种解决方案及其难点,提出了PROFIBUS—DP主站开发的硬件结构,并根据实际需求,给出了基于PROF旧US—DP规范的C101通信控制器在轨道交通直流牵引自动化系统的具体接口应用解决方案。     

基于ATmega64微控制器的电机恒功率控制系统

介绍一种利用AVR单片机实现的电机恒功率控制系统,通过自动控制牵引发电机励磁机的励磁电流,自动控制牵引发电机功率。试验结果表明系统结构的合理性,且具有较高的控制精度和稳定性。