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为解决大城市日益沉重的交通负担,上海、北京、广州等城市相继建设了轨道交通系统。便捷、高速和大流量的轨道交通对缓解大城市的交通紧张起到了巨大作用。但与此同时,由于轨道交通建设在人口密集区域,由它引起的振动与噪声对沿线居民和企业造成了巨大的危害。尤其在生活水平不断提高的当代,人们对于生活质量的要求越来越高。减振降噪日益成为轨道建设中不可忽视的方面。
城市轨道交通噪声之一是动力设备噪声。动力设备噪声主要来自牵引电动机、压缩机、发电机、齿轮箱及空调器等设备的运转噪声, 在某些特定条件下,引起噪声的振动还会引发车辆结构的共振。
本论文通过研究交流电机的振动与噪声特性,提出可以用采取提高载波和滤波的方法,达到降低地铁车辆牵引电机振动与噪声的目的。主要研究内容如下:
1、分析牵引调速系统。轨道车辆使用的是变压变频调速(Variable Voltage Variable Frequency)系统和交流牵引电机。在这种系统中电机工作于变压变频驱动方式下。高压直流电由受电弓接入车辆,经逆变器后变换为不同频率的交流电供交流电机使用。由于逆变器的引入使得供给电机的电源中除了对驱动电机有用的基波外,还含有大量谐波成分,而这种谐波成分在载波频率及其倍频附近最为明显。
2、谐波对电机振动和噪声影响的分析。分析谐波进入电机,在电机的定子和转子间的气隙中产生磁场后,如何在电机气隙中产生电磁作用力。正是这一作用力增大了电机振动与噪声。
3、电机噪声和振动实验。通过电机实验,证明载波对电机振动与噪声的影响。并通过比较证明,提出的提高载波和加装滤波器等减振降噪措施是有效的。
4、最后介绍了变频调速实验装置的制作。它是利用Intel80196MC,IR2130,IGBT,电机等器件制作的实验设备,研究中的大部分实验都用到了它。