电力传动式内燃机车整车电磁环境研究

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随着我国轨道交通行业的发展,铁路机车内部的电磁环境越来越受到人们的关注。本文的研究对象电力传动式内燃机车,是一个复杂的电气系统,在狭窄的空间内弱电系统与强电系统配合使用,极易因残酷的电磁环境发生电磁兼容性问题,人体长时间处于高强度的电磁场中,也会因电磁辐射引发一系列健康问题。因此本文从辐射耦合机理等理论出发,使用软件仿真研究了电力传动式内燃机车整车的电磁环境,探究其对弱电敏感设备的辐射耦合以及对人体的电磁辐射健康安全,并进行了现场测量实验,测量结果与仿真结果对比,验证了仿真模型的正确性。此整车电磁建模仿真方法可为其它类型的铁路机车整车电磁仿真提供参考,预测整车电磁环境。论文的主要研究内容有:(1)对传输线矩阵法、有限积分法和电磁场耦合理论基础进行研究,对标准提出的磁场限值进行比较。(2)分析了电力传动式内燃机车各设备的工作关系,根据辐射机理,筛选出主要电磁辐射源;从电磁仿真的角度简化车体模型,包括删除细小结构以及非金属构件;指出影响电缆辐射的因素,确定了共模电流是电缆电磁辐射的主要原因;从黑盒测试法出发,建立了设备的等效电磁辐射源并仿真验证了其正确性。(3)对机车整车进行了电磁环境仿真,得到了150k Hz和15MHz频率下的整车磁场分布云图及测量点9k Hz-30MHz频段下的频谱图,并仿真了机车N1档状态下和极限状态下对敏感设备电缆的辐射耦合,以及电磁辐射对人体的生物效应。(4)参考相关标准,对电力传动式内燃机车进行测量实验,对共模电流、设备表面和选取点的电磁场测量提出了测量方案,对测量结果进行分析,并与仿真结果比较,分析了产生误差的原因,验证了整车仿真模型的正确性。
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