中国高速铁路牵引供电关键技术

本文结合中国高铁建设和运营的经验,从高速铁路牵引供电不同层面,系统地介绍了高铁牵引供电系统的一系列关键技术。同时,就目前牵引供电系统的发展现状,展望了新型供电技术、主动运营维护、节能与效能提升、检测监测等新技术,可为中国高铁牵引供电技术的发展与应用提供指导。     

相关偏置信号调制噪声和加性噪声驱动线性系统随机共振

研究了偏置信号调制噪声和加性噪声驱动线性系统的随机共振现象。根据线性系统理论,得到了系统输出信噪比的精确表达式。研究结果表明：系统输出信噪比是系统衰减常数、调制信号偏置参数、信号调制噪声强度和加性噪声强度的非单调函数。同时,系统输出信噪比随两种噪声的相关强度成非单调关系。     

谐振接地系统单相接地故障频谱特征分析

基于谐振接地系统单相接地故障暂态等值电路,从理论上详细分析了故障电阻变化时系统暂态特性的变化情况,得出在故障电阻较小时系统处于欠阻尼状态,随着故障电阻的增大,系统进入过阻尼状态,最后又过渡到另一种等值电路下的欠阻尼状态。建立了含电缆线路的谐振接地系统模型,仿真分析了电缆线路的引入,以及故障初相角、故障距离、故障电阻变化时,暂态零序电流及其频谱特征的变化规律。仿真结果表明:电缆线路的引入将使暂态电流频谱主成分向低频段移动;故障电阻的大小对含电缆线路的谐振接地系统单相接地故障暂态电流频谱特征影响很大。     

高速铁路牵引供电系统健康管理及故障预警体系研究

牵引供电系统故障将造成列车停运,目前的检修管理模式不能适应高速铁路对牵引供电系统可靠性的要求,为此,需建立高速铁路牵引供电系统健康管理和故障预警系统。通过对牵引供电系统中多元信息的监控,利用灰色聚类和模糊综合评价实时评价设备和系统的健康状态,利用系统信息的关联和早期故障微弱特征的提取实现对牵引供电系统潜隐故障和早期故障的预警。在系统健康状态评价的基础上,综合考虑维修成本和系统可靠性对维修策略进行优化。应用健康管理和故障预警系统,可有效提高高速铁路牵引供电系统运行的可靠性,减少事故概率,降低维修成本,为高速列车的安全正点运行提供良好的动力保障。     

基于行波固有频率的串补线路故障测距方法

串联电容及其非线性保护装置给串联补偿线路的故障测距带来了困难.在考虑串联电容及其保护装置对频率提取及边界条件影响的基础上,研究了基于行波固有频率的串补输电线路故障测距算法.该算法首先利用单端电流频率信息判断故障发生在串联电容前或串联电容后,对于发生在串联电容后的故障,需要考虑串联电容处的折反射对测距算法的影响,然后依据故障距离与固有频率、边界条件间的数学关系进行精确测距.大量仿真结果表明该算法不受故障距离、故障类型和过渡电阻的影响,具有良好的测距精度和适应性     

基于USB2.0的数据采集卡的设计与实现

介绍了USB2.0芯片CY7C68001的特点，开发了基于CY7C68001的USB2.0硬件设备，并结合DSP芯片TMS320F2812和AD芯片MAX125实现了高速多路同步数据采集，详细论述了系统的总体结构，部分硬件设计和相应固件程序的实现，给出了主程序和中断服务程序流程图。     

基于互质因子分解的感应电能传输系统双自由度H_∞控制

在感应电能传输(IPT)系统中,互感摄动和负载动态变化等问题严重影响着系统输出性能及稳定性要求。首先,基于SP-IPT系统的广义状态空间平均模型,分析系统的开环特性及参数扰动输出特性;然后,采用互质因子分解方式对存在右半平面零点的SP-IPT系统摄动模型进行描述;在此基础上,选择并定义双自由度H_∞鲁棒控制的输入输出变量,推导出所对应广义对象的状态空间实现;最后,基于计算出的双自由度H_∞鲁棒控制器进行仿真分析与实验验证。结果表明,在双自由度H_∞鲁棒控制作用下,虽然闭环摄动系统的动态响应特性可能会偏离期望指标,但却能有效抑制互感及负载摄动对预设参考输入稳态跟踪特性的影响,满足系统鲁棒稳定性要求。     

基于IADRC的多CRH5型车网耦合系统低频振荡抑制方法

近年来国内相继出现多起高速铁路车网耦合系统低频振荡,振荡严重时甚至导致动车组牵引封锁。针对多列CRH5型动车组升弓整备投入牵引网时发生低频振荡提出了一种有效抑制方法。首先,分析了多列CRH5型动车组同时升弓接入牵引网的多车网电气耦合系统特性。其次,基于改进自抗扰控制策略对车网系统负载CRH5型动车组整流器的控制器进行优化设计来抑制系统低频振荡。最后,相比原有动车整流器PI控制和传统自抗扰控制技术,在Matlab/Simulink平台下测试验证了基于改进自抗扰控制的多CRH5动车组升弓整备投入牵引网的车侧电气量发生低频振荡抑制的正确性和有效性。     

基于双层阻抗模型的三相单芯电缆自恢复故障定位

地下电缆的失效过程伴随着周期性发生的自恢复故障。快速准确地定位这类故障能够在电缆发生永久性击穿之前发现电缆潜在故障位置,为电缆的运维检修提供依据。计及电缆金属护层的影响,提出一种基于双层阻抗模型的三相单芯电缆自恢复故障定位方法。推导了双层阻抗模型下,三相单芯电缆导芯-护套自恢复接地故障和导芯-护套自恢复短路故障下的故障回路方程。利用电缆首端监测的电流电压波形,在较短故障时间下得到故障位置信息,最后通过最小二乘回归法实现了三相单芯电缆自恢复故障定位。大量仿真表明,计及电缆护套行为的故障定位算法能够准确识别电缆自恢复故障位置。该算法相对于只考虑导芯阻抗的算法更符合电缆实际模型,能够反映三相单芯金属护层的电气行为。     

等电位联结及其在轨道交通系统中的应用

等电位联结的目的就是消除或减小电位差 ,是用电安全、防雷以及电子信息系统正常工作必不可少的电气安全措施。本文研究了等电位联结的原理、作用及其分类 ,讨论了等电位联结在轨道交通系统中的应用 ,总结了等电位联结在轨道交通系统中实施应注意的问题。