高速动车组自动门控制系统电磁兼容性研究

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近几年来,我国动车组的技术日益成熟,运行速度也日趋稳定。动车组的电子化一方面给人类带来了舒适、方便的生活;另一方面,电子设备间产生的电磁干扰等问题,又给人类带来了电磁污染。电磁兼容问题随着电子技术的发展越发重要。动车的电气化与生活中其他设备之间同样会产生电磁干扰问题,在整个动车周边环境中,这一问题更加突出。电磁干扰有可能使动车出现故障,产生误操作,这将威胁到乘客的生命安全。目前对动车组的电磁兼容性研究主要集中在分立器件或设备的电磁兼容研究上。对动车组的电磁环境及干扰源研究比较充分,这对于整车电磁兼容研究具有指导性的意义。对动车组电子设备的电磁兼容研究,依旧使用传统设计方法,如滤波、接地和屏蔽等措施。这固然是最安全、最可靠的方法。毋庸置疑的是,将其他新兴理论应用在动车组的电磁兼容研究中是创新的,是科技鼓励的事情。电磁兼容研究的基本思路是:通过对电磁环境分析,建立电路的数学模型,对该模型计算仿真和优化设计,最终通过实验和实际经验来验证。混沌理论是近几十年兴起的一门系统科学。它研究的是非线性动力学系统,该系统整体表现为稳定,但是内部会存在无法解释的不稳定运动。这种系统具有对初始值敏感的特性,如果给它施加一个微小的干扰,这个干扰将会在系统内逐渐放大,最终将超出人们的预测范围。混沌理论的思想对于研究电子学、经济学、生命学等学科具有重大的意义,混沌理论的出现也改变了人们分析问题、解决问题的思想。目前,混沌理论在电磁兼容研究上也取得了一些重大成果。最典型的蔡氏电路就是一个最简单的非线性电路系统,对其进行混沌研究是电子学科里电磁兼容研究的起点。目前,对稳压直流变换器(DC-DC变换器)应用混沌理论来研究其电磁兼容性的科技成果越来越多。主要采用改变PWM脉冲占空比的方法,使系统处于混沌状态,这样就可以将信号的频率拉宽,使其各个频率谐波的峰值接近,从而降低电磁干扰。论文将混沌理论的思想应用在研究高速动车组自动门控制系统的电磁兼容研究上。以电源中的DC-DC变换器的电磁兼容性为例进行研究。改变以往的物理方法,如滤波、屏蔽等,从系统的层面上理解问题,解决问题,通过调整电路参数的方法,可以节约开支,简化程序。在混沌研究电磁兼容的问题上,最重要的一点是找到电路的某些参数,这些参数的改变可以使系统由周期态经历倍周期态直至混沌状态。同时研究了作为自动门驱动力的永磁直流电机的电磁兼容性。电机是一个强大的非线性电路系统,研究证明,电机中同样会出现混沌现象,该混沌现象怎样利用或者处理,目前正是学界研究的一项难题。混沌理论在高速动车组电磁兼容研究中的应用,对于其他方面的电磁兼容性研究具有借鉴意义。日后,还需要研究动车组整车的电磁兼容性;更加深入的研究混沌理论,并且将其与电磁兼容课题联系起来,继续研究其他解决电磁干扰的方法和技术。将混沌理论的思想与高速动车组门控系统的电磁兼容研究结合起来,为解决门控器系统电源的电磁兼容性提供了解决方案,仿真结果证明该方法是合理的。
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