轨道交通迷流模拟系统技术方案

本发明专利技术属于电气化轨道交通和电力电子变流器技术领域，具体涉及一种轨道交通迷流模拟系统，包括：电流源、第一电压源、第二电压源、第一双向调压控阻模块、第二双向调压控阻模块、至少1个区间选择模块、区间选择末端模块、第一接地模块和第二接地模块。电流源用以模拟列车，电压源用以模拟牵引变电所，通过控制双向调压控阻模块的等效输出电阻，以及区间选择模块和区间选择末端模块中开关的通断，控制电流源在两个电压源之间的位置，实现列车位于供电区间内不同位置处的迷流模拟。本发明专利技术具有模拟列车运行工况多样、接地方式全面、迷流测试点位置固定等优点。

Mass flow simulation system for rail traffic

The invention belongs to the technical field of electrified rail traffic and electric power electronic converter, in particular to a track traffic fan simulation system, including: current source, first voltage source, second voltage source, first bidirectional voltage regulating and controlling block, second bidirectional voltage regulating and controlling block, at least 1 interval selection modules and interval selection end. Module, first grounding module and second grounding module. The current source is used to simulate the train, and the voltage source is used to simulate the traction substation. By controlling the equivalent output resistance of the bidirectional voltage regulating and controlling module, and the switching between the interval selection module and the interval selection terminal module, the current source is controlled between the two voltage sources, and the actual train is located in the different position of the power supply range. The fan flow simulation. The invention has the advantages of simulating the diversified operation conditions of the train, the comprehensive grounding mode, and the fixed position of the fan test point.

【技术实现步骤摘要】
轨道交通迷流模拟系统
本专利技术涉及电气化轨道交通和电力电子变流器
，具体说是一种轨道交通迷流模拟系统。
技术介绍
世界各国电气化城市轨道交通(包括地铁和轻轨等)系统，均广泛采用直流供电方式，走行轨不仅用于列车运行，还作为回流线使用。因为走行轨与道床之间不可能完全绝缘，所以一部分牵引电流会通过走行轨泄露进入道床，泄漏电流经过道床整体结构钢筋、隧道结构钢筋以及地下埋设金属管线等介质重新流入走行轨，这部分电流称为迷流，又称作杂散电流。迷流会对走行轨、道床整体结构钢筋、隧道结构钢筋以及地下埋设金属管线造成电化学腐蚀，进而影响城轨交通系统周围基础设施的使用寿命和使用安全。轨道交通迷流模拟系统相比于迷流实地测量具有还原度高、价格低廉以及安全可靠的特点，成为杂散迷流研究的重要工具和手段。传统轨道交通迷流模拟系统由多个不同的电力电子变流器组成，不同的电力电子变流器分别对应走行轨纵向电阻以及走行轨对地电阻。通过改变列车左右两侧电力电子变流器的等效输出电阻，模拟列车在整个供电区间上运行，进而完成列车运行时的迷流测量。但传统轨道交通迷流模拟系统因为自身设计的缺陷，存在以下几个技术问题：(1)采用的电力电子变流器只能使列车电流从变流器的一侧流入，当牵引电流方向改变时，变流器将不能工作。因为列车在不同工况下运行时，牵引电流的方向不同，所以传统轨道交通迷流模拟系统只能模拟列车单一运行工况下的迷流，不能模拟列车多工况运行下的迷流。(2)采用的走行轨对地电阻随列车运行位置的改变，电阻值同时发生变化，迷流测量点随列车运行位置的改变而改变。这与迷流实地测量时测量点位置相对固定不符。(3)牵引变电所负极接地方式单一，只考虑了二极管接地这一种情形，不能模拟牵引变电所负极直接接地、不接地以及双向接地方式下的迷流。
技术实现思路
针对现有的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种轨道交通迷流模拟系统，改变电力电子变流器的拓扑结构，使列车电流能够从变流器两侧流入，完成列车多工况运行下的迷流模拟，具体技术方案如下：一种轨道交通迷流模拟系统，包括电流源1、第一电压源2、第二电压源3、第一双向调压控阻模块4、第二双向调压控阻模块5、至少1个区间选择模块6、区间选择末端模块7、第一接地模块8和第二接地模块9；所述电流源1为电流幅值和方向可变的交流电流源，所述电流源1的电流幅值由列车运行加速度、牵引变电所电压、列车重量以及轮轨摩擦力决定；电流源1的电流方向由列车运行工况决定；所述电流源1用于模拟列车电流；所述第一电压源2的正极端21与电流源1的负极端11连接，第一电压源2的负极端22与第一接地模块8的端子81连接，所述第一电压源2用于模拟供电区间左侧牵引变电所；所述第二电压源3的正极端31与电流源1的负极端11连接，第二电压源3的负极端32与第二接地模块9的端子91连接，所述第二电压源3用于模拟供电区间右侧牵引变电所；所述第一电压源2和第二电压源3均为直流电压源，所述直流电压源的电压幅值由模拟轨道交通系统的牵引变电所电压决定；所述第一双向调压控阻模块4的第二端子42和第二双向调压控阻模块5的第一端子51连接后，再连接至电流源1的正极端12；第一双向调压控阻模块4的第一端子41与区间选择模块6的第一端子61连接，并和区间选择末端模块7的第一端子71连接，第二双向调压控阻模块5的第二端子52与区间选择模块6的第二端子62连接，并和区间选择末端模块7的第二端子72连接，所述第一双向调压控阻模块4和第二双向调压控阻模块5用于模拟输出的可变等效电阻，借以改变电流源1在区间选择模块6与区间选择末端模块7中的位置；所述区间选择模块6的第三端子63与第一电压源2的负极端22连接，所述区间选择模块6的第四端子64与区间选择末端模块7的第三端子73连接，区间选择末端模块7的第四端子74与第二电压源3的负极端32连接；所述第一接地模块8，用于模拟供电区间左侧牵引变电所的接地方式；所述第二接地模块9，用于模拟供电区间右侧牵引变电所的接地方式。在上述技术方案的基础上，所述第一双向调压控阻模块4和第二双向调压控阻模块5均包括第一输入电源V1、第二输入电源V2、第一防反向二极管D1、第二防反向二极管D2、第一开关管S1、第二开关管S2、第一续流二极管D3、第二续流二极管D4、电感L、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一输入电源V1的正极端与第一防反向二极管D1的阳极端连接，第一防反向二极管D1的阴极端与第一开关管S1的阳极端连接，电感L的一端与第一开关管S1的阴极端、第一续流二极管D3的阴极端、第二开关管S2的阴极端和第二续流二极管D4的阴极端连接；电感L的另一端与第一滤波电容C1的一端、第一电阻R1的一端、第二滤波电容C2的一端和第二电阻R2的一端连接；第一续流二极管D3的阳极端与第一输入电源V1的负极端、第一滤波电容C1的另一端、第一电阻负载R1的另一端和第一双向调压控阻模块的第一端子41或第二双向调压控阻模块的第一端子51连接；第二输入电源V2的正极端与第二防反向二极管D2的阳极端连接，第二防反向二极管D2的阴极端与第二开关管S2的阳极端连接，第二续流二极管D4的阳极端与第二输入电源V2的负极端、第二滤波电容C2的另一端、第二电阻R2的另一端和第一双向调压控阻模块的第二端子42或第二双向调压控阻模块的第二端子52连接。在上述技术方案的基础上，所述第一双向调压控阻模块4和第二双向调压控阻模块5的第一开关管S1和第二开关管S2是半导体功率开关IGBT、MOSFET或IGCT中的任意一种。在上述技术方案的基础上，所述区间选择模块6包括第一开关S61、第二开关S62、第三开关S63、走行轨纵向电阻R61和走行轨对地电阻R62；所述区间选择模块6的第一端子61与第一开关S61的一端连接，区间选择模块6的第三端子63与第一开关S61的另一端、走行轨纵向电阻R61的一端连接，走行轨纵向电阻R61的另一端与第三开关S63的一端连接，第三开关S63的另一端与第二开关S62的一端、走行轨对地电阻R62的一端、区间选择模块6的第四端子64连接，走行轨对地电阻R62的另一端接地，第二开关S62的另一端与区间选择模块6的第二端子62连接；所述第一开关S61、第二开关S62、第三开关S63均为双向开关。在上述技术方案的基础上，所述区间选择末端模块7包括第一开关S71、第二开关S72、第三开关S73和走行轨纵向电阻R71；所述区间选择末端模块7的第一端子71与第一开关S71的一端连接，区间选择末端模块7的第三端子73与第一开关S71的另一端、走行轨纵向电阻R71的一端连接，走行轨纵向电阻R71的另一端与第三开关S73的一端连接，第三开关S73的另一端与第二开关S72的一端、区间选择末端模块的第四端子74连接，第二开关S72的另一端与区间选择末端模块的第二端子72连接；所述区间选择末端模块7的第一开关S71、第二开关S72、第三开关S73均为双向开关。在上述技术方案的基础上，所述双向开关为2个串联的二极管与2个串联的二极管并联后再与1个半导体功率开关并联而成，或2个半导体功率开关串联而成，或为1个逆阻型IGBT；所述半导体功率开关为IGBT、MOSFET或IGCT。在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种轨道交通迷流模拟系统，其特征在于：包括电流源(1)、第一电压源(2)、第二电压源(3)、第一双向调压控阻模块(4)、第二双向调压控阻模块(5)、至少1个区间选择模块(6)、区间选择末端模块(7)、第一接地模块(8)和第二接地模块(9)；所述电流源(1)为交流电流源，用于模拟列车电流；所述第一电压源(2)的正极端(21)与电流源(1)的负极端(11)连接，第一电压源(2)的负极端(22)与第一接地模块(8)的端子(81)连接，所述第一电压源(2)用于模拟供电区间左侧牵引变电所；所述第二电压源(3)的正极端(31)与电流源(1)的负极端(11)连接，第二电压源(3)的负极端(32)与第二接地模块(9)的端子(91)连接，所述第二电压源(3)用于模拟供电区间右侧牵引变电所；所述第一电压源(2)和第二电压源(3)均为直流电压源；所述第一双向调压控阻模块(4)的第二端子(42)和第二双向调压控阻模块(5)的第一端子(51)连接后，再连接至电流源(1)的正极端(12)；第一双向调压控阻模块(4)的第一端子(41)与区间选择模块(6)的第一端子(61)连接，并和区间选择末端模块(7)的第一端子(71)连接，第二双向调压控阻模块(5)的第二端子(52)与区间选择模块(6)的第二端子(62)连接，并和区间选择末端模块(7)的第二端子(72)连接，所述第一双向调压控阻模块(4)和第二双向调压控阻模块(5)用于模拟输出的可变等效电阻，借以改变电流源(1)在区间选择模块(6)与区间选择末端模块(7)中的位置；所述区间选择模块(6)的第三端子(63)与第一电压源(2)的负极端(22)连接，所述区间选择模块(6)的第四端子(64)与区间选择末端模块(7)的第三端子(73)连接，区间选择末端模块(7)的第四端子(74)与第二电压源(3)的负极端(32)连接；所述第一接地模块(8)，用于模拟供电区间左侧牵引变电所的接地方式；所述第二接地模块(9)，用于模拟供电区间右侧牵引变电所的接地方式。...

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通迷流模拟系统，其特征在于：包括电流源(1)、第一电压源(2)、第二电压源(3)、第一双向调压控阻模块(4)、第二双向调压控阻模块(5)、至少1个区间选择模块(6)、区间选择末端模块(7)、第一接地模块(8)和第二接地模块(9)；所述电流源(1)为交流电流源，用于模拟列车电流；所述第一电压源(2)的正极端(21)与电流源(1)的负极端(11)连接，第一电压源(2)的负极端(22)与第一接地模块(8)的端子(81)连接，所述第一电压源(2)用于模拟供电区间左侧牵引变电所；所述第二电压源(3)的正极端(31)与电流源(1)的负极端(11)连接，第二电压源(3)的负极端(32)与第二接地模块(9)的端子(91)连接，所述第二电压源(3)用于模拟供电区间右侧牵引变电所；所述第一电压源(2)和第二电压源(3)均为直流电压源；所述第一双向调压控阻模块(4)的第二端子(42)和第二双向调压控阻模块(5)的第一端子(51)连接后，再连接至电流源(1)的正极端(12)；第一双向调压控阻模块(4)的第一端子(41)与区间选择模块(6)的第一端子(61)连接，并和区间选择末端模块(7)的第一端子(71)连接，第二双向调压控阻模块(5)的第二端子(52)与区间选择模块(6)的第二端子(62)连接，并和区间选择末端模块(7)的第二端子(72)连接，所述第一双向调压控阻模块(4)和第二双向调压控阻模块(5)用于模拟输出的可变等效电阻，借以改变电流源(1)在区间选择模块(6)与区间选择末端模块(7)中的位置；所述区间选择模块(6)的第三端子(63)与第一电压源(2)的负极端(22)连接，所述区间选择模块(6)的第四端子(64)与区间选择末端模块(7)的第三端子(73)连接，区间选择末端模块(7)的第四端子(74)与第二电压源(3)的负极端(32)连接；所述第一接地模块(8)，用于模拟供电区间左侧牵引变电所的接地方式；所述第二接地模块(9)，用于模拟供电区间右侧牵引变电所的接地方式。2.如权利要求1所述的轨道交通迷流模拟系统，其特征在于：所述第一双向调压控阻模块(4)和第二双向调压控阻模块(5)均包括第一输入电源V1、第二输入电源V2、第一防反向二极管D1、第二防反向二极管D2、第一开关管S1、第二开关管S2、第一续流二极管D3、第二续流二极管D4、电感L、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一输入电源V1的正极端与第一防反向二极管D1的阳极端连接，第一防反向二极管D1的阴极端与第一开关管S1的阳极端连接，电感L的一端与第一开关管S1的阴极端、第一续流二极管D3的阴极端、第二开关管S2的阴极端和第二续流二极管D4的阴极端连接；电感L的另一端与第一滤波电容C1的一端、第一电阻R1的一端、第二滤波电容C2的一端和第二电阻R2的一端连接；第一续流二极管D3的阳极端与第一输入电源V1的负极端、第一滤波电容C1的另一端、第一电阻负载R1的另一端和第一双向调压控阻模块的第一端子(41)或第二双向调压控阻模块的第一端子(51)连接；第二输入电源V2的正极端与第二防反向二极管D2的阳极端连接，第二防反向二极管D2的阴极端与第二开关管S2的阳极端连接，第二续流二极管D4的阳极端与第二输...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓峰，郑琼林，游小杰，薛皓，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11