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列车带载过分相下车体过电压仿真研究被引量：2: 2015年; 在列车供电分相的优化中,动车组带载过分相(地面开关式自动电分相)时真空负荷开关的切换造成车体产生不稳定的暂态过电压现象,严重影响列车的安全运行。针对上述问题,首先分析了列车过中性段时的车体过电压产生机理;然后,在MATLAB/Simulink平台上搭建了列车带载过分相时的车-网耦合等效电路模型,电路引入Habedank黑盒电弧模型以模拟真空负荷开关切换产生的电弧;通过理论和仿真分析得到并对比了负荷开关分合闸下车体电压的波形及切换相位角对过电压的影响规律;最后从动车组车体和电分相优化的角度提出了车体过电压的具体抑制措施,经过对大量仿真波形的分析表明上述的抑制措施能有效解决车体暂态过电压问题,对列车的安全运行有一定指导意义。; 黄可刘志刚王英; 关键词：动车组真空负荷开关

基于状态空间分析法的高铁牵引网弓网燃弧电磁暂态影响被引量：6: 2017年; 针对高铁弓网燃弧造成的电磁暂态现象,提出采用状态空间分析法对计及弓网燃弧的牵引网多工况的电磁暂态影响进行建模研究。以列车正常运行发生弓网第一次燃弧为例,详细对牵引网分布参数模型、非线性状态方程建立、离散化求解算法流程进行分析;通过求解得到不同负载特性下的电弧电压、电流特性波形验证了模型及该方法求解的正确性;基于状态空间分析法,实例研究弓网多次燃弧、熄弧情况下,列车高速运行和过分相2种常见工况的受电弓弓头电压变化,并提出相应抑制方案。研究结果表明:高速铁路多次燃弧是造成列车电压畸变及暂态过电压的重要因素,所采用的状态空间分析法可有效分析高铁弓网非线性电弧的影响。; 宋小翠刘志刚黄可; 关键词：高速铁路过分相

考虑感性和容性干扰性入射场激励响应的钢轨电位电流计算: 2018年; 针对电气化铁路钢轨电位和钢轨电流分布,在现有研究的基础上提出一种考虑感性和容性干扰性入射场激励响应的计算方法,该方法基于激励叠加的思路对钢轨电位和电流进行计算,并利用该方法对直接牵引供电方式和AT牵引供电方式下的钢轨电位电流分布进行了应用分析。; 邓云川刘志刚黄可苏冬冬; 关键词：钢轨电位感性耦合

高铁车网耦合系统电压低频振荡现象机理研究被引量：27: 2015年; 高速铁路车网耦合系统出现电压低频振荡现象,导致多个动车所的多台动车组牵引封锁,目前对其机理研究处于初期阶段。首先推导"牵引网–动车组"耦合系统的状态方程以及瞬态能量平衡方程,判定车网开环系统的稳定性,并采用小增益定理分析电压振荡的影响因素。接着,基于十导体链式电路搭建精确的高速铁路全并联AT(autotransformer)供电系统模型,并基于瞬态电流控制建立CRH3型动车组电气模型;在此基础上,实现车网系统的互联,并仿真再现电压振荡现象。随后,通过调节动车组控制器参数及负荷分布实现电压振荡的抑制,并分析调节控制器PI参数抑制电压振荡的局限性。最后采用FFT及Prony分析的方法实现了振荡电压低频成份的辨识。; 张桂南刘志刚向川姚书龙; 关键词：小增益定理全并联AT供电 CRH3型动车组 PRONY法

多频调制下电气化铁路电压波动特性分析及频率估计被引量：7: 2017年; 针对多车整备时电气化铁路牵引供电系统电气量不稳定现象,通过挖掘多车接入牵引网时牵引变电站内部中压评估点的电压录波数据,提取多分量调幅调频信号的幅值和频率信息,并对其波动细节进行详细分析。首先设计高阶Butterworth滤波器对信号进行低通滤波。其次基于集成局域均值分解(ensemble local mean decomposition,ELMD)研究了牵引网电压波动包络线提取方法,分解出若干个单分量信号。为改善网压信号的端点效应,基于最小二乘法(least mean square,LMS)自适应滤波器对电压数据端点处进行波形延拓;随后使用对称差分Teager能量算子对调制频率信号的突变时刻检测,实现ELMD包络信号的分段截取;最后对各分段信号进行集成经验模态分解(ensemble empirical mode decomposition,EEMD)从而实现电压波动的详细分析和频率估计。实验结果表明,该方法能有效地提取牵引供电系统的电压波动特征,实现电压波动的调制信号的频率、幅值的有效估计。; 张桂南刘志刚向川姚书龙; 关键词：电气化铁路 LMS自适应滤波器

计及弓网二次燃弧的高铁车-网建模与电磁暂态影响研究被引量：6: 2018年; 针对高铁弓网燃弧造成的电磁暂态现象,基于多导体传输线(MTL)理论对计及弓网二次燃弧的牵引网回路进行车-网建模仿真研究。推导高铁全并联自耦变压器(AT)供电方式下牵引网MTL链式集总π型网络矩阵参数;根据CRH2型动车组结构参数,结合动车组实际运行过程中车体、钢轨、牵引网三者之间的相对位置分布及电气参数关系,在MATLAB/Simulink上建立精确的高速铁路车-网链式参数仿真模型。以二次燃弧为主,仿真分析燃弧对牵引网电压、动车组车体电势、轮对泄流、轮对间轨电位差的影响,结果表明:所建模型可有效模拟高速铁路中稳定的工频工况及弓网离线期间一次燃弧和多次燃弧的电磁暂态现象。; 宋小翠刘志刚; 关键词：高速铁路动车组电磁暂态

基于磁流变阻尼器的受电弓主动控制分析与验证被引量：8: 2015年; 作动器是受电弓主动控制系统应用的瓶颈,磁流变阻尼器作为新型材料磁流变液发展而来的智能化元器件具有很多优良特性,将其用于弓网接触力的主动调节。首先建立了精确的磁流变阻尼器正向扩展双曲正切模型和逆向简化双曲正切模型,同时建立了和磁流变阻尼器结合的弓网耦合系统模型;为分析其在不同出力时程下的特性,设计了最优控制器、变结构控制器和模糊控制器对受电弓进行控制,并以SSS400+型受电弓为对象进行验证;最后以实际所需的主动控制力为标准,分析了作动器对理论控制力的跟踪能力。研究结果表明:磁流变阻尼器在不同控制策略的出力时程中均有较好表现,由于其较快的反应时间、较好的跟踪精度和较小的能量消耗,将其作为受电弓主动控制系统中的作动器具有很大的应用价值和发展潜力。; 鲁小兵刘志刚宋洋; 关键词：弓网系统受电弓作动器磁流变阻尼器

基于ATP-EMTP的计及高架桥高速铁路过分相电磁暂态研究被引量：7: 2016年; 鉴于高速铁路牵引供电系统的线路大量铺设于高架桥上,尝试考虑高架桥桥墩回路与牵引网间的电气耦合对高速列车过分相电磁暂态影响的研究,对行进中的高速列车运行安全具有重要的意义。首先建立了牵引供电回路及高架桥桥墩回路的等效模型。其次重点分析和求取了高架桥桥墩耦合系数和各个电气参数。最后利用ATP-EMTP搭建高速列车过分相各暂态过程的车-网-桥耦合集中参数模型。仿真对比分析了计及高架桥和无高架桥高速列车过分相中的电磁暂态过程及其影响因素。仿真结果和对比分析表明,高架桥回路为过分相的高频暂态分量提供有效泄流通道,明显降低了高速列车弓头过电压幅值。; 宋小翠刘志刚王英; 关键词：高速铁路高架桥自动过分相 ATP-EMTP

交-直-交电力机车接入的牵引供电系统电压波动特性被引量：13: 2018年; 针对交-直-交电力机车接入牵引供电系统引发电压不稳、机车牵引封锁的现象,通过理论推导证明了该现象并非低频振荡而是电能质量问题。采用调制理论分析了低频调制信号在整流器中传播产生对称频率成分的机理;使用离散傅里叶变换分析了电压的不稳定特性,并采用总体最小二乘法-旋转不变技术的信号参数估计(TLS-ESPRIT)算法对其主导模态进行辨识,在此基础上将该现象定位为电压波动问题;利用不稳定电压的数学描述对信号重构,通过分析重构信号的多种性能评价指标进一步验证分析的合理性。; 张桂南刘志刚向川姚书龙; 关键词：交-直-交电力机车电压波动离散傅里叶变换信号重构

基于自抗扰控制的牵引网网压低频振荡抑制方法被引量：22: 2016年; 针对高速铁路出现牵引网网压低频振荡导致多个动车所的多台动车组牵引封锁现象,首先建立动车组线侧脉冲整流器状态空间模型;其次对动车组整流器设计了一阶非线性自抗扰控制器(active disturbance rejection control,ADRC)来替换传统的基于线性比例-积分(proportional integral,PI)控制器的瞬态电流控制策略(transient current control strategy,TCCS);随后从设置过渡过程,计算扩张状态观测器等方面展开,将外界扰动和系统内部扰动归算为总扰动,并给出相应的动态非线性补偿;最后,在Matlab/Simulink平台上搭建基于传统PI控制器和基于ADRC控制器的TCCS的双重化整流器模型,对比分析后得出ADRC控制具有更强的鲁棒性结论。为进一步验证ADRC控制效果,还将该仿真模型接入牵引网系统链式仿真模型中,发现该控制策略在具有较强鲁棒性和对参数不敏感性的同时,对牵引网网压低频振荡过电压有着较好的抑制效果。; 姚书龙刘志刚张桂南向川; 关键词：自抗扰控制器脉冲整流器

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国家自然科学基金(51377136)

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