CRH2型動(dòng)車(chē)組主回路系統(tǒng)性能優(yōu)化研究.pdf

1、隨著我國(guó)鐵路事業(yè)健康持續(xù)發(fā)展，投入運(yùn)營(yíng)的CRH2型動(dòng)車(chē)組列車(chē)數(shù)量增加，影響列車(chē)正常運(yùn)行的一些故障現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，如導(dǎo)流板燒蝕、電壓互感器放電損毀、列車(chē)與牽引網(wǎng)耦合諧振導(dǎo)致避雷器放電擊穿、輔助電源裝置(APU)功能失效、速度傳感器等電氣設(shè)備損壞等，這些故障的發(fā)生實(shí)際上都和CRH2型動(dòng)車(chē)組主回路系統(tǒng)密切相關(guān)，主回路系統(tǒng)主要由車(chē)頂高壓、牽引傳動(dòng)、輔助供電和接地回流四個(gè)子系統(tǒng)組成，該系統(tǒng)完成外部輸入電能的變換、驅(qū)動(dòng)列車(chē)運(yùn)行，并給控制系統(tǒng)提供電源，

2、是列車(chē)能量供給中樞。這些設(shè)備工作電壓較高、出現(xiàn)故障后大多會(huì)影響列車(chē)正常運(yùn)行。本文通過(guò)仿真和實(shí)車(chē)線(xiàn)路試驗(yàn)，研究CRH2型動(dòng)車(chē)組主回路各子系統(tǒng)典型故障發(fā)生機(jī)理，提出各子系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，以抑制相關(guān)故障的發(fā)生。
　　基于A(yíng)NSYS軟件建立CRH2型動(dòng)車(chē)組車(chē)頂高壓系統(tǒng)電場(chǎng)、流場(chǎng)仿真模型，研究車(chē)頂高壓系統(tǒng)電場(chǎng)、流場(chǎng)分布規(guī)律。用實(shí)際高壓設(shè)備構(gòu)建CRH2型動(dòng)車(chē)組車(chē)頂高壓系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，分析不同環(huán)境不同絕緣子高度對(duì)高壓系統(tǒng)絕緣性能的影

3、響。結(jié)合試驗(yàn)和仿真結(jié)果，提出了通過(guò)調(diào)整高壓隔離開(kāi)關(guān)相對(duì)受電弓支撐絕緣子位置的優(yōu)化設(shè)計(jì)方案，該方案能夠有效改善車(chē)頂高壓設(shè)備區(qū)域電場(chǎng)分布均勻程度，降低發(fā)生閃絡(luò)的風(fēng)險(xiǎn)。在PSCAD/EMTDC仿真軟件中分別建立CRH2型動(dòng)車(chē)組高壓系統(tǒng)電磁暫態(tài)仿真模型，對(duì)升弓電磁暫態(tài)過(guò)程、過(guò)分相鐵磁諧振進(jìn)行仿真分析，提出加裝磁環(huán)、并聯(lián)RC濾波器兩種抑制過(guò)電壓的方法，仿真研究表明兩種方式都可以有效抑制操作過(guò)電壓幅值、改善暫態(tài)性能。
　　從列車(chē)、牽引網(wǎng)及其之

4、間的電氣耦合關(guān)系著手，建立AT牽引網(wǎng)-CRH2型動(dòng)車(chē)組牽引傳動(dòng)系統(tǒng)耦合性能仿真模型，研究了動(dòng)車(chē)組列車(chē)與牽引網(wǎng)耦合高次諧波的產(chǎn)生機(jī)理及其傳輸特性?；诠收习l(fā)生時(shí)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和仿真分析，進(jìn)一步提出了通過(guò)優(yōu)化變流器四象限控制器電流內(nèi)環(huán)增益參數(shù)和多重化控制策略來(lái)分別抑制兩類(lèi)高頻諧振的優(yōu)化方案。計(jì)算機(jī)仿真和線(xiàn)路試驗(yàn)，表明該方法可以有效抑制牽引網(wǎng)與CRH2型動(dòng)車(chē)組間發(fā)生的兩類(lèi)高頻耦合諧振。此外，為了滿(mǎn)足諧波測(cè)試準(zhǔn)確性要求，還提出了一種能夠消除基波及諧波

5、間相互影響的相量測(cè)量算法(FHPEI)，該方法在有限增加計(jì)算量的情況下，能夠有效改善基波和諧波測(cè)量準(zhǔn)確性。
　　針對(duì)動(dòng)車(chē)組列車(chē)和傳統(tǒng)列車(chē)混跑線(xiàn)路出現(xiàn)的CRH2型動(dòng)車(chē)組輔助供電系統(tǒng)APU啟動(dòng)過(guò)程中功能失效故障，深入分析了實(shí)車(chē)線(xiàn)路跟蹤測(cè)試結(jié)果，通過(guò)理論計(jì)算和仿真分析，指出了故障原因。在此基礎(chǔ)上提出了APU控制系統(tǒng)軟件和APU輸入端設(shè)計(jì)參數(shù)匹配優(yōu)化兩種解決方案，結(jié)合列車(chē)運(yùn)營(yíng)需求，實(shí)施了APU控制系統(tǒng)軟件優(yōu)化解決方案，通過(guò)縮短不可控整流時(shí)

6、間、提前進(jìn)入可控整流和中間直流環(huán)節(jié)電壓同步控制，能夠有效消除牽引網(wǎng)諧波引起APU中間電壓異常升高導(dǎo)致保護(hù)動(dòng)作、APU啟動(dòng)失敗的故障。后期的跟蹤測(cè)試表明未再發(fā)生類(lèi)似故障。
　　對(duì)目前各動(dòng)車(chē)組廣泛采用的典型接地方式進(jìn)行了分析，系統(tǒng)分析了CRH2型動(dòng)車(chē)組接地回流系統(tǒng)存在的車(chē)體浪涌過(guò)電壓、鋼軌絕緣節(jié)對(duì)列車(chē)回流的影響、接地電阻對(duì)車(chē)體電流的影響。針對(duì)CRH2型動(dòng)車(chē)組接地結(jié)構(gòu)，通過(guò)試驗(yàn)研究，獲得了CRH2列車(chē)接地系統(tǒng)回流分布規(guī)律、以及各回流支路