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专利号: 2023106975729
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:授权未缴费
更新日期:2026-06-24
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台,其特征在于:包括微波暗室(36),微波暗室(36)内设有等效阻抗箱组合,等效阻抗箱串联电路依次连接弓网系统等效阻抗箱(8)、车载线路电抗器等效阻抗箱(9)及轮对部分等效阻抗箱(12),轮对部分等效阻抗箱(12)连接车载等效阻抗箱组合,所述车载等效阻抗箱组合的一端连接位于微波暗室(36)外部的牵引变电所A侧EMI信号发射箱(1),所述等效阻抗箱组合的另一端连接位于微波暗室(36)外部的牵引变电所B侧功率放大器(5),牵引变电所B侧功率放大器(5)还与所述回流线路等效阻抗箱组合连接。

2.根据权利要求1所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台,其特征在于:所述等效阻抗箱组合包括依次串联在一起的若干个供电线缆等效阻抗箱(7),每个供电线缆等效阻抗箱(7)内包括供电线缆等效电容(15),供电线缆等效电容(15)与供电线缆等效电感(14)并联后与供电线缆等效电阻(16)串联,每个供电线缆等效阻抗箱(7)与弓网系统等效阻抗箱(8)的连接线上设有供电线缆侧定时开关(33)。

3.根据权利要求1所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台,其特征在于:所述车载等效阻抗箱组合包括并联在一起的车载滤波电容器等效阻抗箱(10)和车载变流器模块等效阻抗箱(11),车载滤波电容器等效阻抗箱(10)内设有依次串联在一起的车载滤波电容器寄生电感(22)、车载滤波电容器等效电阻(23)、车载滤波电容器电容(24);

车载变流器模块等效阻抗箱(11)内设有车载变流器单元部分等效电感(25),车载变流器单元部分等效电感(25)与并联在一起的车载变流器单元部分等效电容(26)和车载变流器单元部分等效电阻(27)串联连接。

4.根据权利要求1所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台,其特征在于:所述回流线路等效阻抗箱组合包括依次串联在一起的若干个回流线路等效阻抗箱(13),每个回流线路等效阻抗箱(13)内设有回流线路等效电阻(32),回流线路等效电阻(32)与并联在一起的回流线路等效电容(30)和回流线路等效电感(31)串联。

5.根据权利要求4所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台,其特征在于:所述轮对部分等效阻抗箱(12)与每个回流线路等效阻抗箱(13)的连接线路上设有回流线路侧定时开关(34)。

6.根据权利要求1所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台,其特征在于:所述牵引变电所A侧EMI信号发射箱(1)内设有连接在一起的牵引变电所A侧射频信号发生器(3)与牵引变电所A侧功率放大器(2);所述牵引变电所B侧EMI信号发射箱(6)内设有牵引变电所B侧射频信号发生器(4)与牵引变电所B侧功率放大器(5)。

7.根据权利要求1~6任一权利要求所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台的设计方法,其特征在于:包括供电线缆等效阻抗箱(7)的多模块设计、回流线路等效阻抗箱(13)的多模块设计及各等效阻抗箱体间布局设计。

8.根据权利要求7所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台的设计方法,其特征在于:所述供电线缆等效阻抗箱(7)的多模块设计过程为:

取两相邻牵引变电所距离为D,将线路等效阻抗箱以k为单元长度,划分为D/k个供电线缆等效阻抗箱(7)子模块,随着地铁车辆的运动,供电线缆上阻抗的变化由各子模块间的供电线缆侧定时开关(33)控制,当供电线缆侧定时开关(33)到达设定时间时进行闭合和断开操作,定时器的标号顺序为1~(D/k),方向为从牵引变电所A侧至牵引变电所B侧即从左至右,每个供电线缆等效阻抗箱(7)子模块中供电线缆等效电阻(16)的电阻值Rgd、供电线缆等效电感(14)的电感值Lgd、供电线缆等效电容(15)的电容值Cgd、供电线缆侧各定时开关开通时刻Tn、每个供电线缆侧定时开关(33)开通的持续时间Tong的取值如下公式所示:其中,ε1为空气的介电常数;σ1为供电线缆电导率;μg为供电线缆磁导率;d为相邻两输电线缆间距离,单位为m;α为供电线缆半径,单位为m;hg为供电线缆对地高度,单位为m;f1为通入供电线缆中电流的频率,单位为Hz; 为线缆的趋肤深度,单位为m;D为两相邻牵引变电所间距离,单位为m;k为比例划分因子;v为列车匀速运行速度,单位为km/h;n为供电线缆等效阻抗箱子模块个数。

9.根据权利要求7所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台的设计方法,其特征在于:所述回流线路等效阻抗箱(13)的多模块设计过程为:

取两相邻牵引变电所距离为D,将线路等效阻抗箱以u为单元长度,划分为D/u个回流线路等效阻抗箱(13)子模块,随着列车的运动,回流线路上阻抗的变化由各子模块间的回流线路侧定时开关(34)控制,当回流线路侧定时开关(34)到达设定时间时进行闭合和断开操作,定时器的标号顺序为1~(D/u),方向为从牵引变电所A侧至牵引变电所B侧,每个回流线路等效阻抗箱(13)子模块中回流线路等效电阻(32)的电阻值Rhl、回流线路等效电感(31)的电感值Lhl、回流线路等效电容(30)的电容值Chl的取值大小及各回流线路侧定时开关(34)开通时刻Tj和每个回流线路侧定时开关(34)开通的持续时间Tonh计算公式如下:其中,ρ为钢轨内部导体的电阻率,单位为Ω·m;D为两相邻牵引变电所间距离,单位为m;b为钢轨等效圆柱体导体轴线与钢轨中心距离,单位为m;ri=L/2π为钢轨等效的圆柱形导体的半径,单位为m;L为钢轨的横截面的周长,单位为m;hr为钢轨等效圆柱体导体对地高度,单位为m;μr为钢轨相对磁导率;μ0为真空磁导率;ε0为真空介电常数;f2为流经回流线路上电流频率,单位为Hz;σ2为钢轨电导率,单位为S/m; 为钢轨的趋肤深度,单位为m;j为回流线路等效阻抗箱子模块个数,u为回流线路比例划分因子。

10.根据权利要求7所述的城市轨道交通地铁车辆弓网电弧辐射EMI发射模拟平台的设计方法,其特征在于:所述各等效阻抗箱体间布局设计,由牵引变电所A侧EMI信号发射箱(1)/牵引变电所B侧EMI信号发射箱(6)、供电线缆等效阻抗箱(7)、弓网系统等效阻抗箱(8)、车载线路电抗器等效阻抗箱(9)车载滤波电容器等效阻抗箱(10)、车载变流器模块等效阻抗箱(11)、轮对部分等效阻抗箱(12)、回流线路等效阻抗箱(13)、牵引变电所A侧EMI构成的环形天线向外界发射辐射EMI,所建平台内测试得到的弓网离线电弧辐射场强Ep,实测弓网离线电弧向外发射的辐射电场强度Es及实测时环形天线面积Ss满足如下要求:Ss=h×Dc (13);

其中,Ss为实际测试中干扰回路构成的单个环形天线面积;Sp为所建平台中干扰回路构成的单个环形天线的面积;η为空气波阻抗;I0为干扰电流幅值,单位为A;kb=2π/λ为波数;λ为波长;r为被测点与环形天线中心距离;θ为被测点与垂直天线中心轴线的夹角;h为虑及弓网系统的地铁车辆高度,单位为m;Dc为地铁车辆与牵引变电所间距离,单位为m;rs为实际测试中被测点与环形天线中心距离,单位为m;rp为所建平台中测试点与环形天线中心距离,单位为m。