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城市轨道车辆电磁兼容设计

发布时间:2019-05-31 10:41

城市轨道车辆是集高压,变频,网络通信和计算机控制于一体的系统设备。内部变频器(vvvf)速度控制,异步电机驱动交流驱动系统和半导体静态逆变电源(siv)等具有丰富谐波的大功率设备,以及用于实时控制的大量微处理器和牵引和制动系统的诊断,以及车辆信号,无线通信和乘客信息等已安装的系统。为了使车辆上的各种电气设备正常工作,互不干扰,保护乘客的身心健康,为乘客提供优质服务,电磁兼容性已成为可靠的严重问题车辆的运作。因此,必须是电磁兼容性设计贯穿整个城市轨道车辆的系统设计。

城市轨道车辆电磁兼容设计

2.电磁兼容性

城市轨道车辆电磁兼容设计

电磁兼容性是指设备或系统在其电磁环境中正常工作的能力,并且不会对环境中的任何物体构成不可接受的电磁干扰。它包括电磁干扰和电磁干扰。电磁干扰会导致设备性能下降或失效。电磁兼容性必须同时具有三个元素。首先,有一个电磁发射源,其次是电磁干扰敏感装置。第三,存在用于将电能从电磁发射源传递到电磁敏感装置的电磁干扰的耦合路径。

在城市轨道车辆的设计中,充分考虑了车辆内部设备的抗电磁干扰,避免了这些设备对其他设备的电磁干扰,使城市轨道车辆在复杂的电磁环境中可靠运行,这是不正确的。外部环境产生过多干扰。基本措施是抑制干扰源,切断电磁干扰的传播路径,提高设备和系统的抗干扰能力。在城市轨道车辆的电磁兼容设计中,主要考虑了接地,布线,屏蔽等方面。

3.1接地设计

合理接地是最具成本效益的电磁兼容设计技术,是解决emi问题的最便宜,最有效的方法。良好的接地系统不会增加整个车辆的成本。它不仅提高了系统的抗扰度,还减少了干扰辐射。对于车载弱电系统,除了排放小电流外,还使用接地来设置参考电位,以避免各种耦合干扰。

3.1.1接地方式的选择

接地可分为单点接地,两点接地和混合接地。 1)单点接地是最简单的。它可以消除常见的阻抗耦合和低频接地回路,使地线的其他部分不会耦合到电流中。电路。对于频率低于1 mhz的低频电路,屏蔽的一端可以非常好地接地,因此音频和视频电缆只需要在一端接地。 2)对于频率高于1mhz的高频电路,屏蔽层两端接地,可以屏蔽电场和磁场。 mvb总线传输快速数字信号,屏蔽层需要在两端接地。 3)混合接地是指屏蔽层的一端直接接地,另一端通过一个小电容接地。小电容接地端子相当于低频开路,高频时电容阻抗低,相当于屏蔽两端接地。这种接地方法适用于宽频率范围的电路。3.1.2车辆接地设计

车辆接地可分为两大类:保护接地和工作接地。

为了保护接地,列车的所有导电部件,例如转向架,牵引电动机壳体,变频器壳体等,通过低阻抗接地连接连接到车身,并且车身本身通过相互连接。接地电缆,确保所有接触的导电元件基本上处于零电位,这对工人来说是一个安全的工作潜力。另一方面,牵引箱,高压箱,车内电气柜,电子柜等是车辆电磁兼容性的主要干扰源。考虑到电磁兼容性,箱体的金属外壳和车身的体电位可以减少射频干扰。工作接地是为了确保地铁上的电力或电子设备的可靠运行,并提供通过车轮和轨道的线电流的负电流返回。主要包括1500v DC,ilov DC和380v AC接地。 `

3.2接线设计

电缆易受电磁干扰,也可能成为干扰源。在城市轨道车辆中,1500v高压回路电缆,电机电缆,制动电阻器电缆和辅助逆变器电缆容易受到干扰,而mvb电缆,pis和atc信号电缆易受干扰,并且ilov控制电缆可能受到干扰,可能成为干扰源。城市轨道交通应遵循以下原则

1)铺设城市轨道车辆电缆时,应根据电磁兼容性对所有电缆进行分类。根据《en50343-2003铁路应用一机车车辆布线规则》,城市轨道车辆上的电缆可分为表i中的a,b和c类。

2)属于不同电缆类型的电缆应单独放置,并且必须保持表2中的最小间距。

3)输出线和返回线彼此相邻放置,尤其是电源线(电机电缆,制动电阻等)。

4)电缆应尽可能靠近车辆地板放置(封闭的金属电缆管道,金属管道等与车辆地板电气连接),以利用产生的衰减。

5)在不能保持每种电缆类型的最小间距的情况下,必须使用管道,封闭的金属板,管道配件等来达到分离的目的。

6)C类电缆应始终屏蔽。

7)当属于不同类型的电缆交叉并且彼此成直角时,不需要最小间距。

3.3屏蔽设计

屏蔽源用于封装干扰源,以防止干扰电磁场向外传播通过空间。相反,通过用屏蔽体屏蔽敏感源,可以保护敏感源免受外部电磁场的影响。

在城市轨道车辆上,屏蔽主要包括敏感设备的屏蔽和电缆的屏蔽。敏感装置的屏蔽主体包括微控制器控制装置的屏蔽,例如车辆控制单元(vcu),牵引力控制单元(icu)和智能变电站klip模块。电缆的屏蔽主要包括变压器电缆,辅助设备电缆,控制电缆,信号电缆,数据传输总线等的屏蔽。屏蔽变压器电缆和辅助设备电缆的目的是防止它们对敏感设备造成干扰。屏蔽信号电缆,数据传输总线电缆等的目的是避免干扰外部电磁场。1)金属底盘必须确保其导电的连续性。底盘上的所有永久间隙原则上都是焊接的,焊缝必须连续焊接。每个接地点的阻抗应小于0.2ω。

2)材料必须具有良好的导电性和导磁性。建议使用钢板,不锈钢和铝板。

3)处理机箱中的孔,接缝和孔。通常,孔径小于直径smm。对于要安装在仪器或显示窗口中的孔,必须使用透明屏蔽材料或金属网进行屏蔽。对于用于通风的孔和孔,必须使用直径小于smm的孔阵列而不是大孔。间隙越小越好,间隙的间隙长度应控制在5-7厘米。

4)底盘上的连接器和底座应由金属制成,最好是螺纹。

1)插头和插座接线也应按不同顺序排列。应该将相同的一对导线布置得非常接近。敏感信号应大于机箱边缘的smm,以防止静电干扰。必须考虑高压线和低压线之间的空间分隔。

2)机箱的内部布线基于减小传输线所包围区域的原则。它应该尽可能简单,不能被绕过。严禁将多余的电线缠绕在机箱内。

3)设置各种接地线,电源接地,电源接地,模拟接地,数字接地,通信接地和外壳应在机箱中分开。电源地,模拟地,数字地和电源地都连接到外壳。

4)使用屏蔽线,屏蔽层必须接地。

5)根据整个车辆电缆的分类,还考虑箱体的内部接线。干扰源线和敏感电路应尽可能以直角接线,以减少耦合干扰。

3.3.2车辆电缆屏蔽原理

电缆屏蔽层的接地可分为单端接地和双端接地。除屏蔽接地的特殊屏蔽(如音频线,视频线,传感器线等)外,一般采用双端接地和电缆屏蔽。该层应可靠接地。对于信号电缆和控制电缆,屏蔽层的覆盖范围应不小于75%;对于数据传输电缆,屏蔽层的覆盖范围应不小于90%;对于辅助电缆等,屏蔽层的覆盖率不得低于85%。

4.总结

城市轨道车辆的电磁兼容设计涉及总体布局,电路,电气设备,电气材料,安装结构等各个方面。本文提供了一些设计方法和设计思路,为下一个特定的电气系统设计提供电磁兼容性。性设计。随着科学技术的进步和电磁兼容技术的不断发展,城市轨道车辆的电磁兼容设计也将进入快速发展阶段,实施手段将更加多样化。



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