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电力机车速度传感器的电磁兼容性研究

颜世旭  
【摘要】:随着科学技术的发展,中国已经进入全面的高铁新时代,但是鉴于高铁处于强电与弱电系统共存的运行环境,因此实现车载设备间的电磁兼容,提高车载设备的抗干扰性是一项严峻的考验。本文研究速度传感器的电磁兼容问题,特别是速度传感器电缆屏蔽接地及信号的滤波抗干扰技术。本文首先介绍了本课题的研究背景,接着介绍了电力机车速度传感器的测速、电磁干扰等原理,重点研究了车体的过电压骚扰,进行了理论分析,并在现场测量了动车组升降弓时车体的过电压,总结了相应的分布规律。此外,在动车组上测量了速度传感器的差模骚扰脉冲。其次,本文介绍了电场屏蔽、磁场屏蔽、地环路分析的屏蔽电缆接地基础理论,并在此基础上,基于GB17624.4标准,在实验室进行了模拟试验,研究了速度传感器的屏蔽层接地问题。试验采用脉冲群骚扰源模拟车辆上的车体过电压脉冲群骚扰,测量速度传感器屏蔽层不同的接地方式下的差模骚扰脉冲计算了对应的电缆的时域屏蔽效能,分析了脉冲骚扰的频域特性,并结合工程实际给出了工程建议。本文仿真了列车的速度信号,产生了速度传感器的脉冲群骚扰模拟。然后,重点研究了速度传感器信号的数字滤波抗干扰技术。介绍了最小均方误差(LMS)滤波原理,进行了速度传感器LMS滤波的仿真研究,仿真结果表明由于缺乏LMS滤波器的预期响应数据,LMS滤波器不适用于复杂速度工况的滤波处理。此外,介绍了卡尔曼滤波的基本原理,建立了速度传感器的卡尔曼滤波模型,并且,为适用于复杂速度工况,提出基于最小二乘法曲线拟合原理估计加速度和加速度变化率的方法,用于改进一维(速度)卡尔曼滤波效果。为了验证卡尔曼滤波器的性能,进行了仿真研究,研究了不同速度工况下卡尔曼滤波的抗干扰性能,并采用实验室模拟试验数据进行验证,均取得了较好的信号抗干扰效果。最后本文对课题的整体内容进行了总结,指出了文中存在的问题以及取得的研究成果,同时指出了今后的研究方向。


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