高速動車組電磁兼容預(yù)測建模方法及其應(yīng)用研究.pdf

1、高速動車組是一個集高壓大功率設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備及信號控制設(shè)備于一體的復(fù)雜巨系統(tǒng)。其內(nèi)部電磁干擾源眾多且形成機(jī)理多樣，某些受擾設(shè)備在特定條件下也會對其他設(shè)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(shè)備安裝與布線密集，電磁騷擾傳輸耦合復(fù)雜。僅從高速動車組系統(tǒng)內(nèi)某一設(shè)備或器件的電磁兼容角度出發(fā)，無法完整準(zhǔn)確地對高速動車組電磁兼容進(jìn)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(fù)雜，由線間串?dāng)_導(dǎo)致

2、的電磁干擾故障，直接影響列車運(yùn)行安全。經(jīng)典的多導(dǎo)體傳輸線法在復(fù)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?dāng)_模型不易擴(kuò)展，無法對高速動車組線間串?dāng)_問題進(jìn)行準(zhǔn)確分析。因此，亟需對復(fù)雜系統(tǒng)的電磁兼容預(yù)測建模方法進(jìn)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?dāng)_耦合模型，進(jìn)行工程應(yīng)用。
　　針對以上問題，本文通過理論分析、仿真建模及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的手段，圍繞高速動車組電磁兼容預(yù)測建模方法及應(yīng)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(fù)雜系統(tǒng)面向?qū)ο蟮哪K化電磁兼容預(yù)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(dá)到對系統(tǒng)電磁兼容進(jìn)行預(yù)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(jìn)行系統(tǒng)電磁兼容分析時，可針對所研究的問題對模塊進(jìn)行單獨(dú)調(diào)用，有效簡化了系統(tǒng)級電磁兼容預(yù)測分析過程，增強(qiáng)了系統(tǒng)模型的靈活性及可擴(kuò)展性，為

4、高速動車組整車電磁兼容預(yù)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(dǎo)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?dāng)_耦合模型。通過調(diào)用不同形式的并矢量格林函數(shù)，實(shí)現(xiàn)復(fù)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(dǎo)體傳輸線法在復(fù)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?dāng)_耦合模型具有很強(qiáng)的靈活性和可擴(kuò)展性，為分析復(fù)雜環(huán)境下的線間

5、串?dāng)_問題提供了理論依據(jù)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，結(jié)果表明本文提出的線間串?dāng)_耦合模型分析結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果最大誤差僅為2dB。
　　(3)將高速動車組線間串?dāng)_耦合模型應(yīng)用到工程實(shí)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?dāng)_導(dǎo)致的電磁干擾故障問題。并在中國標(biāo)準(zhǔn)動車組設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，使用該模型對車底布線方式進(jìn)行了預(yù)測評估，提出了基于電磁兼容性最優(yōu)化的車底布線設(shè)計(jì)方案建議。實(shí)現(xiàn)了理論模型的工程應(yīng)用。