动车组高压布线的电磁兼容性研究

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动车组内部设备、线缆种类繁多,大量的电子电气设备与线缆线束的交织,使动车组内部有限的空间电磁干扰辐射耦合的机理十分复杂。线缆线束辐射耦合会干扰车内信号,影响车内设备的正常工作,因此线缆布置不当会引起电磁干扰。动车组内部线缆多布置于线槽或者屏蔽套管中,因此本文从理论分析、仿真建模及实际测试三个方面对于线缆串扰耦合及辐射耦合进行了详细的研究,系统的分析其电磁兼容特性及抗干扰的措施,提出布线建议。首先,建立线缆耦合问题及场线耦合、辐射问题的研究方法,根据研究方法进行理论分析。依照传输线理论,分别对受扰线缆为非屏蔽线缆、屏蔽线缆及双绞线缆的串扰耦合分布参数进行推导,以此为基础利用MATLAB编写程序,定量分析不同参数对于线缆串扰的影响。同时利用EMC studio进行仿真,验证了仿真结果与理论分析的一致性。场线耦合及辐射问题包含两个独立传输线问题,分别对外部传输线问题与内部传输线问题进行分析,推导了在外部入射场的条件下,屏蔽电缆内部芯线的电压、电流响应。利用麦克斯韦电磁场公式推导了导线周围电磁场的解析式。在上述的理论基础上,在实验搭建测试平台,模拟动车组内部工况,研究线缆在线槽中的串扰情况,对于线槽的不同接地方式对于串扰的影响进行了测试。并与仿真模型进行对比,验证了仿真模型的有效性。因此利用仿真模型详细的研究了线槽的不同参数对于线间串扰的影响。依据动车组车底的车载线缆实际布置及线缆线束的实际参数,建立了仿真模型,讨论研究了高压线缆的回流线的屏蔽层接地方式对于高低压线槽间的线缆串扰的影响。结果表明,高压线槽与低压线槽在空间允许的范围内布置的足够远,其高压回路与低压回路间的串扰影响较小。针对动车组高压线缆低频磁场辐射问题进行研究,通过在实际动车组内部的测试结果进行分析,与仿真结果对比,验证仿真模型的正确性。由于低频磁场对于人体、设备均有危害,心脏起搏器等设备能承受的低频磁场辐射均有最高限值。因此为减小线缆低频磁场辐射,动车组实际布置时采用屏蔽套管以减小辐射场。利用仿真模型研究了屏蔽套管对于线缆低频辐射场的影响,模拟实际动车组内部三种不同激励源,分别对有无屏蔽套管两种情况进行建模,对于动车组内布置在乘客舱的高压线缆的低频磁场辐射进行研究,结果表明,屏蔽套管可以大大减小线缆辐射场,但无屏蔽套管情况也不会达到危害的最高限值。基于线缆串扰与场线耦合、辐射问题的研究,提出了若干减小电磁干扰的具体措施。
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