地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型及建模方法技术方案

地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，包括步骤：利用示波器和电流探头测量出四组电流I1、I2、I6及I7，并通过计算得到电流I3、I4及I5；求取受电弓左侧接触网的电阻R1和电抗X1以及右侧接触网的电阻R2和电抗X2；求取受电弓的电阻R3和电抗X3；求取车体的电阻R4和电抗X4；求取地铁车轮的电阻R5和电抗X5；求取左侧钢轨的电阻R6和电抗X6以及右侧钢轨的电阻R7和电抗X7；计算得出地铁高压直流供电系统EMI辐射电场强度及EMI辐射磁场强度；本发明专利技术可以更加准确的描述地铁高压直流供电系统辐射EMI特性，为抑制地铁高压直流供电系统辐射EMI打下基础。打下基础。打下基础。

【技术实现步骤摘要】
地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型及建模方法


[0001]本专利技术涉及城市轨道交通
，特别是涉及一种地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型及建模方法。

技术介绍

[0002]城市轨道作为城市交通的重要组成部分，地铁的建设规模和建设速度随城市化水平的提高而迅速增加，但与此同时，由于电力电子电路组成的驱动器作为地铁的主要驱动源，且在弓网的作用下会产生高频辐射电磁干扰（EMI），对周围设备产生影响。我国对电子装置辐射发射的要求愈发严格，地铁运行环境复杂，其辐射EMI会影响地铁的安全稳定运行。因此，预测地铁的辐射EMI成为地铁安全运行的前提条件。要准确预测地铁的辐射EMI，除了明晰其激励源，更要明晰其辐射源回路，建立地铁的辐射源回路建模，从而精确预测地铁EMI辐射磁场强度及电场强度。
[0003]目前，没有地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型对地铁的辐射源回路进行描述，即没有适当的方式能够预测出地铁EMI辐射磁场强度及电场强度，从而给预测地铁的辐射EMI特性带来很大困难。
[0004]现有技术中，公开号为CN108549768A的专利技术专利，公开了一种高速动车组整车共模EMI模型及其等效电路的建立方法，但该模型及其等效电路只能预测整车共模EMI特性，从而预测整车的共模EMI电流大小，用于解决目前对高速动车组EMI特性研究过程中没有整车共模EMI模型及等效电路支持的问题，以及共模EMI特性无法用数学表达式描述的问题。
[0005]现有技术中，公开号为CN108595804A的专利技术专利，公开了一种高速铁路动车组整车差模EMI模型的建立方法，建立了相应的数学和物理模型，不仅能预测整车低频EMI特性，而且可为消除整车差模干扰的研究提供研究基础，为控制整车EMI问题提供研究手段，但是仍旧无法预测地铁的辐射EMI特性。

技术实现思路

[0006]本专利技术目的就是针对现有技术中的不足，提出了一种地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型及建模方法；本专利技术提出的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型及建模方法，明晰了地铁辐射EMI的干扰回路，建立了地铁EMI干扰源的辐射回路模型，可以更加准确的描述地铁高压直流供电系统辐射EMI特性，为抑制地铁高压直流供电系统辐射EMI打下基础。为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，包括以下步骤：S1、利用示波器和电流探头分别测量出四组电流I1、I2、I6及I7，并通过计算得到另外三组电流I3、I4及I5；其中，I3为流经受电弓的电流，I4为流经车体的电流，I5为流经地铁车轮的电流；S2、分别求取左侧接触网的电阻R1和电抗X1以及右侧接触网的电阻R2和电抗X2；S3、求取受电弓的电阻R3和电抗X3；
S4、求取车体的电阻R4和电抗X4；S5、求取地铁车轮的电阻R5和电抗X5；S6、分别求取左侧钢轨的电阻R6和电抗X6以及右侧钢轨的电阻R7和电抗X7；S7、基于S1
‑
S6构建EMI辐射源回路模型，并计算地铁高压直流供电系统EMI辐射电场强度及EMI辐射磁场强度。
[0007]优选的，所述步骤S1的具体实施步骤为：利用示波器和电流探头分别测量出四组电流值，四组电流值分别为第一牵引变电站至受电弓区间内流经左侧接触网的电流I1、第二牵引变电站至受电弓区间内流经右侧接触网的电流I2、地铁车轮至第一牵引变电站区间内流经左侧钢轨的电流I6、地铁车轮至第二牵引变电站区间内流经右侧钢轨的电流I7；利用公式1和公式2得到另外三组电流I3、I4及I5；I3=I1+I2公式1；I3=I4=I5公式2；优选的，所述步骤S2的具体实施方式为：S21、利用公式3、公式4分别求取受电弓左侧接触网的电阻R1和右侧接触网的电阻R2；S22、利用公式5和公式6分别求取左侧接触网的电抗X1以及右侧接触网的电抗X2；公式3；公式4；公式5；
公式6；其中，l1为第一牵引变电站至受电弓区间内左侧接触网的长度，l2为第二牵引变电站至受电弓区间内右侧接触网的长度，a1为第一牵引变电站至受电弓区间内左侧接触网的半径，a2为第二牵引变电站至受电弓区间内右侧接触网的半径。
[0008]优选的，所述步骤S3的具体实施方式为：S31、利用公式7和公式8分别求取受电弓的电阻R3和电抗X3；公式7；公式8；其中，l
31
为受电弓第一段的长度，l
32
为受电弓第二段的长度，a3为受电弓的半径。
[0009]优选的，所述步骤S4的具体实施方式为：S41、利用公式9和公式10分别求取车体的电阻R4和电抗X4；公式9；
公式10；其中，l4为车体的长度，h4为车体的宽度。
[0010]优选的，所述步骤S5的具体实施方式为：S51、利用公式11和公式12分别求取地铁车轮的电阻R5和电抗X5；公式11；公式12；其中，a5为地铁车轮的半径，b为地铁车轮的厚度。
[0011]优选的，所述步骤S6的具体实施方式为：S61、利用公式13、公式14分别求取左侧钢轨的电阻R6和右侧钢轨的电阻R7；S62、利用公式15和公式16分别求取左侧钢轨的电抗X6以及右侧钢轨的电抗X7；公式13；公式14；公式15；公式16；其中，l6为地铁车轮至第一牵引变电站区间内左侧钢轨的长度，l7为地铁车轮至第二牵引变电站区间内右侧钢轨的长度，a6为地铁车轮至第一牵引变电站区间内左侧钢轨的半径，a7为地铁车轮至第二牵引变电站区间内右侧钢轨的半径。
[0012]优选的，所述步骤S7的具体实施方式为：S71、利用公式17、公式18、公式19及公式20计算地铁高压直流供电系统EMI辐射电场强度；公式17；公式18；公式19；公式20；S72、利用公式21计算地铁高压直流供电系统EMI辐射磁场强度；公式21；其中，r为测量点至轨道的距离，D1为第一牵引变电站至受电弓区间内左侧接触网的方向性系数，D2为第二牵引变电站至受电弓区间内右侧接触网的方向性系数，D3为受电弓的方向性系数，D4为车体的方向性系数，D5为地铁车轮的方向性系数，D6为地铁车轮至第一
牵引变电站区间内左侧钢轨的方向性系数，D7为地铁车轮至第二牵引变电站区间内右侧钢轨的方向性系数，l j
为导线的长度，j为导线的个数，j取1
‑
7，C
a
和S
a
为余弦和正弦积分公式。
[0013]优选的，所述k
i
为随流过导线的电磁干扰电流频率变化的波数；公式22；其中，f
i
为流过导线的电磁干扰电流频率，i可取30MHz
‑
1GHz。
[0014]优选的，所述示波器的带宽为20GHz，所述电流探头的检测幅值为0
‑
1000A，检测频段为0
‑
15GHz。
[0015]利用上述建模方法所搭建的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型，包括左侧接触网电阻R1，所述左侧接触网电阻R1一端与左本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、利用示波器和电流探头分别测量出四组电流I1、I2、I6及I7，并通过计算得到另外三组电流I3、I4及I5；其中，I3为流经受电弓的电流，I4为流经车体的电流，I5为流经地铁车轮的电流；S2、分别求取左侧接触网的电阻R1和电抗X1以及右侧接触网的电阻R2和电抗X2；S3、求取受电弓的电阻R3和电抗X3；S4、求取车体的电阻R4和电抗X4；S5、求取地铁车轮的电阻R5和电抗X5；S6、分别求取左侧钢轨的电阻R6和电抗X6以及右侧钢轨的电阻R7和电抗X7；S7、基于S1
‑
S6构建EMI辐射源回路模型，并计算地铁高压直流供电系统EMI辐射电场强度及EMI辐射磁场强度。2.根据权利要求1所述的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，其特征在于，所述步骤S1的具体实施步骤为：利用示波器和电流探头分别测量出四组电流值，四组电流值分别为第一牵引变电站至受电弓区间内流经左侧接触网的电流I1、第二牵引变电站至受电弓区间内流经右侧接触网的电流I2、地铁车轮至第一牵引变电站区间内流经左侧钢轨的电流I6、地铁车轮至第二牵引变电站区间内流经右侧钢轨的电流I7；利用公式1和公式2得到另外三组电流I3、I4及I5；I3=I1+I2公式1；I3=I4=I5公式2。3.根据权利要求1所述的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，其特征在于，所述步骤S2的具体实施方式为：S21、利用公式3、公式4分别求取受电弓左侧接触网的电阻R1和右侧接触网的电阻R2；S22、利用公式5和公式6分别求取左侧接触网的电抗X1以及右侧接触网的电抗X2；公式3；公式4；
公式5；公式6；其中，l1为第一牵引变电站至受电弓区间内左侧接触网的长度，l2为第二牵引变电站至受电弓区间内右侧接触网的长度，a1为第一牵引变电站至受电弓区间内左侧接触网的半径，a2为第二牵引变电站至受电弓区间内右侧接触网的半径。4.根据权利要求1所述的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，其特征在于，所述步骤S3的具体实施方式为：S31、利用公式7和公式8分别求取受电弓的电阻R3和电抗X3；公式7；公式8；其中，l
31
为受电弓第一段的长度，l
32
为受电弓第二段的长度，a3为受电弓的半径。5.根据权利要求1所述的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，其特
征在于，所述步骤S4的具体实施方式为：S41、利用公式9和公式10分别求取车体的电阻R4和电抗X4；公式9；公式10；其中，l4为车体的长度，h4为车体的宽度。6.根据权利要求1所述的地铁高压直流供电系统EMI辐射源回路模型的建模方法，其特征在于，所述步骤S5的具体实施方式为：S51、利用公式11和公式12分别求取地铁车轮的电阻R5和电抗X5；公式11；公式12；其中，a5为地铁车轮的半径，b为地铁车轮的厚度。7.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：林珊，姬军鹏，农兴中，周再玲，朱江，陈鹏，张灯彩，李飞，
申请(专利权)人：西安理工大学陕西磁容创电子电气有限公司，
类型：发明
国别省市：