摘要：为解决高速列车牵引变流器直流环节LC谐振回路体积大、质量重,造成整体功率密度降低,不利于轻量化等问题,引入有源功率解耦回路代替LC谐振抑制母线电压的二次纹波。为适应大功率低开关频率的轨道交通应用场景,选择Buck斩波有源功率解耦拓扑作为LC谐振回路的替代方案。通过粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)算法设计基于CR400AF高速动车组的拓扑参数,使解耦电容容值,解耦电感感值和4次脉动幅值尽量接近群体最优值,据此建立多目标优化函数,得到最优参数。针对该解耦电路提出了基于重复控制的功率解耦策略,以解耦电容电压为控制目标,包括二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI)二次脉动电流提取、直流分量跟踪、交流分量跟踪以及脉宽调制(pulse width modulation,PWM)4个部分。研究结果表明:Buck斩波有源功率解耦拓扑,相比LC谐振回路减少28.3%,相比增大支撑电容拓扑减少5%,符合直流环节轻量化目标,在直流电压纹波方面,相比LC谐振回路增大约90V,相比增大支撑电容减少35V,约为3.47%,符合少于5%的规定。同时,对比负载变化50%响应时间,Buck斩波有源功率解耦用时最少,比LC谐振回路减少34.8%,说明动态性能得到了提升。Buck斩波有源功率解耦不仅可以有效滤除二次脉动,稳定直流电压输出,使网侧电流波形更加接近于正弦波,并在低带宽条件下实现高精度的指令跟踪,提高动态性能。研究结果可为直流环节轻量化的解耦拓扑选型与控制策略优化提供参考。

摘要：进行高速列车过隧道期间隧道壁面压力及隧道口微压波测量,对研究分析高速列车过隧道气动性能具有重要意义。为了克服传统数据采集系统布线困难、自动化程度低的缺点,设计能够实现自动触发、数据无线传输及离线存储功能的新型数据采集系统,解决隧道恶劣网络环境下数据的无线传输及传统Zig Bee无线数据采集系统采样率过低的难题。基于ARM7处理器核LPC2214结合CC2530开发板,完成了该系统的硬件设计,并基于嵌入式系统内核μC/OS-II和Zstack协议栈完成了相应软件设计。该系统采用蓄电池供电,通过超声波传感器检测列车经过实现自动触发采集,Zig Bee无线网络传输控制命令和数据,数据汇聚至中心节点存储,待取回试验设备后通过USB传输至上位机,减少了试验所需的人力物力,非常方便。研究成果可为恶劣网络环境下采样速率要求较高的无线数据采集系统设计提供参考。

摘要：为了解决单相整流器中LC谐振回路频率适应性差的问题,引入有源功率解耦电路代替LC谐振回路抑制母线电压二次纹波,选择直流母线电容分裂拓扑有利于减小支撑电容容值。首先,对有源功率解耦电路的工作模态进行分析,建立了单相整流器和分裂电容有源功率解耦回路数学模型。其次,传统解耦控制算法间接计算解耦参考电压,为提高功率解耦效果,采用二阶广义积分器直接提取电压纹波作为电压参考,并提出一种基于滑模观测器的无电流传感器控制策略,滑模观测器降低了解耦电路成本,提高了抗干扰能力。然后,根据整流器性能指标和功率解耦要求,给出了有源功率解耦回路电感和电容设计依据。最后,对不同拓扑结构的单相整流器进行了稳态和动态实验对比,实验结果证明了控制算法的有效性。

摘要：为满足中低速磁浮用单边直线感应电机(single-sided linear induction motor,SLIM)的牵引制动特性要求,给出了两种备选设计方案:一种是八极-80槽(长度1 927 mm),一种是八极(虚拟9极)-89槽(长度2 047 mm).在结构空间、材料成本酌优考量的基础上,对SLIM的绕组极数、节距、匝数、槽型、布线等的快速准确定型,对两种SLIM设计方案分别进行磁路、磁势、等值电路、起动特性等的计算,给出相应的理论计算及仿真测试结果.实验结果表明:两种备选方案均能满足中低速磁浮牵引要求,其中八极-80槽已经量产化,八极-89槽可行性已被验证.对结果分析可以得知SLIM设计流程和相关特性计算方法能为中低速磁悬浮列车驱动用SLIM的优化设计提供参考,依据结构设计过程,可准确地计算出与SLIM动态控制有关的参数的静态值.

摘要：为准确测量电机参数,提出一种新的改进的SLIM等效电路参数辨识方法,利用不同频率时的电机推力、变频器输出电压和电流等静态堵转特性,结合算法推算出适合控制用的SLIM等效电路中的初级电阻、漏感、次级等效电阻和漏感参数.通过MATLAB仿真实验,结果表明各动态参数幅值的修正对提高电机速度辨识精度是有利的,并在中低速磁悬浮模拟实验平台上进行实验,验证了在改进后的T-模型下,对结果分析可以得知电机的状态辨识效果和精度得到了提高,并对以后的电机参数设计具有指导意义.

摘要：为解决传统动车组镍镉蓄电池的返修方法导致部分蓄电池在触发返修条件前已性能劣化,同时大量已达返修标准的蓄电池性能并未过度衰退的问题,设计单体镍镉蓄电池全寿命加速老化实验并获取相关实验数据。首先,采用集成经验模态方法建立单体电池全寿命健康状态类别划分模型,然后运用离散小波变换消除放电电压平台数据的奇异值,进而利用极限学习机算法预测蓄电池寿命状态,最终实现对蓄电池全生命周期寿命的准确预测与健康状态评估功能。实验结果表明:相较于传统的蓄电池寿命阈值分类方法,运用集成经验模态建立的健康状态类别划分模型能有效避免蓄电池寿命末端出现误警情况。作为融合算法模型输入的放电电压平台数据易获取,基于离散小波变换的数据预处理方法可提升算法准确率近3%,最终可达到96%~98%。此外,相对于传统的神经网络模型,融合算法模型不涉及迭代,因而能兼顾算法的预测精度与计算效能。蓄电池识别健康状态的F1值为0.976 3,识别老化阶段的F1值为0.950 9,识别故障阶段的F1值为0.939 394。相较于传统的依据动车组运营里程和使用年限进而决定蓄电池是否返修的方法,融合算法模型提供了显著的评判标准,能判别蓄电池是否应该返修,并有效地识别蓄电池的健康状态,降低了动车组的运营成本,保障动车组运营安全,为电池寿命评判和检修策略的优化提供参考。

摘要：随着全球科学技术的快速发展,磁悬浮列车的优势越来越凸显。测速定位系统对于保障磁悬浮列车的安全运行十分重要,但是传统方法已经不能适应当前磁浮列车的需求。在对国内外组合测速定位系统研究进行分析的基础上,提出基于GNSS/INS的磁悬浮列车组合测速定位系统,优化GNSS系统的选星算法,补偿INS系统的偏差,增加融合算法的约束方程。设计冗余系统并且搭建了样机,使用样机进行了实际跑车测试。研究结果表明:本文提出的组合测速定位系统具有高精度、高实时性和高可靠性的特点。

摘要：同相供电是解决传统牵引供电系统及单重同相供电方案存在的过电分相、电能质量欠佳及结构、控制算法缺陷等技术瓶颈的关键技术之一,是实现电气化铁路朝着安全、高速、重载方向发展的必然途径。在单重同相供电技术的基础上,从系统结构改进和控制算法优化两方面入手,通过融合电力系统柔性输电并网及多重化逆变等技术,提出负序消除以及无功、谐波抑制能力更优的新型四重化同相供电方案。最后,设计并搭建出新型同相牵引供电系统的仿真模型,通过一系列仿真试验对所提出的方法进行了验证,并取得了预期的效果。

摘要：针对24脉波整流机组和逆变能馈装置并联耦合的混合牵引供电系统,研究其直流侧短路故障发生时的电流特性,并制定相应的直流侧短路保护整定参数。首先计算了整流机组和能馈装置单独短路情况下的等效参数,并根据叠加定理研究混合牵引供电系统的直流侧短路特性。然后对牵引供电系统继电保护类型及保护整定设计原则进行介绍分析。搭建含逆变能馈装置的混合牵引供电系统仿真模型,对含逆变能馈装置的直流牵引供电系统直流侧近、远端短路进行仿真,验证等效计算结果,根据仿真电流波形设定适合混合牵引供电系统的保护整定参数,判断不同短路距离时启用的保护类型,确定混合牵引供电系统能正确切断电路,保障城市轨道交通系统的安全运行。

摘要：化学振荡技术目前已应用于多个领域。尤其在分析化学中可以用来测定某些金属离子和阻抑剂,灵敏度很高,然而传统的X-Y记录仪记录的结果精度不够,且无法采用数字化方法进行数据分析,所以设计了一种基于AD620的高精度数据采集系统,可以将化学振荡实验与计算机紧密结合,大大提高实验效率和准确性。