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专利号: 2020109185935
申请人: 湖南工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-09-09
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,包括以下步骤:S10)采集牵引电机(6)的输入电流及当前转速信号;

S20)根据所述牵引电机(6)的输入电流及当前转速信号计算转向架(10)的蛇行运动频率和幅值;

S30)根据所述转向架(10)的蛇行运动频率和幅值生成牵引电机(6)谐波电流的频率与幅值信息;

S40)根据所述牵引电机(6)谐波电流的频率与幅值信息控制牵引变流器(20)向牵引电机(6)输出相应频率与幅值的谐波电流并叠加正常工作电流;

S50)通过输出至所述牵引电机(6)的谐波电流产生与蛇行运动同频率反相位的机械振动,从而抑制所述转向架(10)的蛇行运动;

所述步骤S20)进一步包括以下过程:S201)根据当前转速信号计算牵引电机(6)的当前转矩信号;

S202)从输入电流及当前转矩信号中提取出由所述转向架(10)蛇行运动引起的低频谐波电流和低频扰动力矩;

S203)根据低频谐波电流和低频扰动力矩计算当前转向架(10)的蛇行运动频率和幅值。

2.根据权利要求1所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,在所述步骤S202)中,根据以下传递函数对输入电流信号进行高频滤波,并提取出由所述转向架(10)蛇行运动引起的低频谐波电流:

y(t)=k1*x(t)+k1*x(t‑1)+k1*x(t‑2)+k1*x(t‑3)式中,y(t)为t时刻输出的电流有效信号,x(t)为t时刻的电流离散采样信号,x(t‑1)为t‑1时刻的电流离散采样信号,x(t‑2)为t‑2时刻的电流离散采样信号,x(t‑3)为t‑3时刻的电流离散采样信号,k1为比例系数。

3.根据权利要求1所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,在所述步骤S202)中,根据以下传递函数对当前转矩信号进行高频滤波,并提取出由所述转向架(10)蛇行运动引起的低频扰动力矩:

y′(t)=k2*x′(t)+k2*x′(t‑1)+k2*x′(t‑2)+k2*x′(t‑3)式中,y′(t)为t时刻输出的力矩有效信号,x′(t)为t时刻的力矩离散采样信号,x′(t‑

1)为t‑1时刻的力矩离散采样信号,x′(t‑2)为t‑2时刻的力矩离散采样信号,x′(t‑3)为t‑3时刻的力矩离散采样信号,k2为比例系数。

4.根据权利要求1、2或3所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,在所述步骤v

S203)中,根据以下公式计算当前转向架(10)的蛇行运动频率f:f

式中,I为测得牵引电机(6)产生蛇行运动振动频率的电流有效值,f1为牵引电机(6)的输入电流基波频率,I1为牵引电机(6)的输入电流基波有效值,C(n,T,I)为扰动分离函数,n为牵引电机(6)输入电流的谐波次数,T为力矩计算模块(110)输出的牵引电机(6)转矩信号,I为牵引电机(6)的输入电流有效值, 为牵引变流器(20)开关频率处的谐波电流值,ln()为自然对数,a为牵引电机力矩扰动分离权重系数,b为牵引电机输入电流扰动分离权重系数。

5.根据权利要求4所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,在所述步骤S203)v

中,根据以下公式计算当前转向架(10)的蛇行运动幅值A(f):v v v2 v

式中,A(f)为振动频率f处的振动幅值,f 为f的平方,mk为转换系数。

6.根据权利要求5所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,所述步骤S203)中的转换系数mk根据以下公式计算:式中,k为离线测试中的任意测试频率,I′1为离线测试中牵引电机(6)的输入电流基波v' v' v'

有效值,f 为离线测试中加入的转向架蛇行运动频率,A′(f )为离线测试中频率f 处测得的转向架蛇行运动幅值。

7.根据权利要求6所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于:所述牵引电机(6)输入电流的谐波次数n≤20,牵引电机力矩扰动分离权重系数a取0.01~1,牵引电机输入电流扰动分离权重系数b取0.01~1。

8.根据权利要求6或7所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于,所述步骤S203)中的转换系数mk通过以下过程获得:S2031)将转向架(10)安装于振动测试台上;

S2032)将加速度传感器(9)安装于转向架(10)上,用于测量转向架(10)的蛇行运动频率和幅值;

S2033)启动牵引电机(6)运行,速度从零至最大转速,并通过振动测试台加入蛇行振动;全过程采集牵引电机(6)的输入电流信号,以及转向架(10)的振动频谱,计算输入电流v' v'

基波有效值I′1,并提取转向架蛇行运动频率f 及频率f 处测得的转向架蛇行运动幅值A′v'

(f );

v'

S2034)计算频率为k=f 时转换系数mk的数值。

9.根据权利要求8所述的列车转向架抗蛇行运动方法,其特征在于:所述离线测试中的任意测试频率k取0~10Hz。