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高速受电弓结构参数集成设计研究
1
作者 张静 程肥肥 宋宝林 《机械设计》 CSCD 北大核心 2021年第1期14-21,共8页
随着高速列车运行速度的不断提升,弓网受流质量严重恶化。为了提高弓网受流质量,考虑影响高速受电弓工作性能的设计因素,分析受电弓运动学、静力学、动力学和控制学的设计要求,采用多学科集成方法,建立受电弓各个学科及集成设计的优化模... 随着高速列车运行速度的不断提升,弓网受流质量严重恶化。为了提高弓网受流质量,考虑影响高速受电弓工作性能的设计因素,分析受电弓运动学、静力学、动力学和控制学的设计要求,采用多学科集成方法,建立受电弓各个学科及集成设计的优化模型,采用遗传算法求解受电弓的设计模型,获得高速受电弓的结构参数值,采用有限元方法,进行受电弓结构的强度和刚度分析,验证了高速受电弓集成设计结果的有效性。研究结果表明:高速受电弓的集成设计结果不仅满足各学科的设计要求,同时提高了受电弓的工作性能,增强了弓网运行的平稳性,改善了高速弓网受流质量。 展开更多
关键词 高速受电弓 集成设计 接触力 主动控制
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山区峡谷地形风场下柔性接触网风振特性研究 被引量：10
2
作者 吴凡平 徐钊 +2 位作者 刘志刚 宋洋 杨佳 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期47-61,共15页
采用计算流体力学方法,研究峡谷地形下三维风场的空间分布特性,获得风速和风攻角随空间和地形参数的变化规律。在有限元软件中构建接触网非线性模型。考虑脉动风场的空间和时间相关性,采用四阶AR法生成山区峡谷中接触网沿线的三维随机风... 采用计算流体力学方法,研究峡谷地形下三维风场的空间分布特性,获得风速和风攻角随空间和地形参数的变化规律。在有限元软件中构建接触网非线性模型。考虑脉动风场的空间和时间相关性,采用四阶AR法生成山区峡谷中接触网沿线的三维随机风场,对典型峡谷下接触网的风振特性进行研究。结果表明:在“峡谷效应”的影响下,接触线在沿峡谷走向方向和竖向的振幅均大幅增加;当山高和谷宽之比达到一定数值,且来流风与谷口轴线角度较小时,风经“峡谷效应”作用后对接触网风振响应位移的增大作用十分明显。通过对西南山区某真实峡谷的研究发现,其峡谷风的空间分布特性与典型峡谷趋于一致,但是,真实峡谷的复杂地形导致峡谷内风速和攻角的空间分布特性更加复杂,从而引起更加复杂的接触网风振行为。 展开更多
关键词 峡谷风 接触网 数值模拟 风振 有限元
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基于磁心与线圈参数优化的非侵入式磁场取能系统功率密度提升方法 被引量：4
3
作者 李勇 罗海军 +1 位作者 杨环宇 闫一骅 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第2期313-324,共12页
非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现... 非侵入式磁场取能系统具有结构简单、供电稳定等优点,是解决变电站母排环境中状态监测传感器电池供电寿命有限的有效手段,但因功率密度较低制约了其应用。对于非侵入式磁场取能系统,磁心与线圈参数对其功率密度的影响非常显著。然而,现有方法对磁心与线圈参数的分析相对独立,优化磁心时仅以互感为指标,忽略了该过程线圈参数变化对功率密度的影响。对此,该文考虑磁心尺寸对线圈参数的影响,以功率密度为指标,详细分析线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度对系统功率密度的影响。并在此基础上,提出一种优化磁心与线圈参数的功率密度提升方法,即设计线圈匝数、线圈线径、磁柱侧面边长与叠片厚度的最优值,以获取更高的功率密度。最后,基于所提出的方法制作了系统样机并进行测试。实验结果表明,对于限定磁心尺寸为30 mm×30 mm×40 mm的系统,在100 A母排电流下,系统经磁心与线圈优化后功率密度可达4.18 mW/cm~3,提升至系统优化前功率密度的35倍,验证了所提出方法提升功率密度的有效性。 展开更多
关键词 传感器 非侵入式磁场取能 磁心 线圈 功率密度
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基于最大凹向包络的高速铁路客运动态定价策略 被引量：12
4
作者 张小强 李煜 +1 位作者 黄帅勋 张慧 《交通运输系统工程与信息》 EI CSCD 北大核心 2016年第6期1-8,共8页
针对单一价格存在的缺陷,本文建立了离散时间马尔科夫多维决策模型对高铁客运进行动态定价决策.应用最大凹向包络理论,对离散时间的多维马尔科夫模型进行求解.在理论上论证了潜在旅客需求量和收益是正相关的,同时还论证了销售时间越长... 针对单一价格存在的缺陷,本文建立了离散时间马尔科夫多维决策模型对高铁客运进行动态定价决策.应用最大凹向包络理论,对离散时间的多维马尔科夫模型进行求解.在理论上论证了潜在旅客需求量和收益是正相关的,同时还论证了销售时间越长期望收益越大.以京沪高铁为例对本文提出的方法进行了验证,结果表明,在不增加运营成本的基础上,可以增加高铁客运收益. 展开更多
关键词 铁路运输 动态定价 收益管理 最大凹向包络 多站段运输 高铁客运
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基于变频控制策略的同相供电装置可靠性优化方法 被引量：6
5
作者 陈民武 田航 +1 位作者 宋雅琳 陈玲 《西南交通大学学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第1期9-17,共9页
同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题.为了保障同相供电系统的安全可靠运行,作为系统的核心设备,同相供电装置的可靠性优化研究至关重要.针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构,建立可靠性评估模型,... 同相供电技术能有效解决牵引供电系统普遍存在的过分相问题和电能质量问题.为了保障同相供电系统的安全可靠运行,作为系统的核心设备,同相供电装置的可靠性优化研究至关重要.针对同相供电装置特殊的变流器拓扑结构,建立可靠性评估模型,分析了牵引负荷特性及主要电气参数对装置可靠性的影响机理;建立以功率模块失效率最低为目标的变频控制优化模型,采用遗传-粒子群混合算法,得到了最优变频控制策略.研究表明:改变不同负荷区段内变流器的开关频率,可以有效降低功率元件失效率.最后以山西中南部铁路应用的工程样机为例,基于实测数据和对比分析,表明在变频控制策略下,装置寿命可增加20.90%,可靠度增长率最大可达到54.17%,证明了变频控制策略可以有效提高装置可靠性. 展开更多
关键词 同相供电 可靠性 开关频率 变频控制策略 平滑结温
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低载波比下三电平NPC逆变器同步SVPWM算法 被引量：9
6
作者 葛兴来 张晓华 岳岩 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第9期24-32,共9页
如何在低载波比(f_(sw)/f)下保证输出较低的谐波含量,是设计脉宽调制算法时要解决的关键问题。以二极管箝位型(NPC)三电平逆变器为研究对象,基于输出电压波形同时满足同步、三相对称(TPS)、半波对称(HWS)的脉冲发生规律,采用一种新的开... 如何在低载波比(f_(sw)/f)下保证输出较低的谐波含量,是设计脉宽调制算法时要解决的关键问题。以二极管箝位型(NPC)三电平逆变器为研究对象,基于输出电压波形同时满足同步、三相对称(TPS)、半波对称(HWS)的脉冲发生规律,采用一种新的开关序列设计方法,以1/4周期对称(QWS)作为不必要条件,设计两种参考矢量分布模式下的矢量序列,并以输出线电压加权总谐波畸变(WTHD)作为性能评价指标,对比分析不同矢量序列的谐波性能,分别通过仿真和半实物实验验证各调制算法的可行性。研究表明:新的开关序列设计方法在选择矢量序列时自由度更大,可得到许多新的开关序列,不同的开关序列在不同的调制区段局部较优,且不考虑QWS约束的开关序列在部分调制区段具有更优的谐波性能。 展开更多
关键词 三电平逆变器 低载波比 空间矢量脉宽调制 开关序列 加权总谐波畸变
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基于协同优化算法的高速受电弓多学科设计优化 被引量：3
7
作者 张静 程肥肥 +2 位作者 宋宝林 刘志刚 张卫华 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第4期490-498,共9页
考虑不同学科间的相互影响及耦合作用对受电弓设计优化的影响,分析了高速受电弓不同性能的设计要求,采用多学科设计优化思想建立了受电弓多学科设计的系统级优化模型及运动学、静力学、动力学和控制学的子系统优化模型;根据不同学科设... 考虑不同学科间的相互影响及耦合作用对受电弓设计优化的影响,分析了高速受电弓不同性能的设计要求,采用多学科设计优化思想建立了受电弓多学科设计的系统级优化模型及运动学、静力学、动力学和控制学的子系统优化模型;根据不同学科设计参数的耦合关系,采用协同优化方法,获取高速受电弓整体设计优化结果;建立受电弓的三维模型,采用有限元软件ANSYS验证了受电弓优化结果的有效性。结果表明:受电弓多学科协同设计优化不仅满足系统级和各个学科的设计要求,还获得高速受电弓系统的整体最优解或满意解,提高了受电弓的工作性能,降低了弓网接触力的波动,改善了弓网受流质量。 展开更多
关键词 高速受电弓 多学科设计优化 接触力 主动控制 结构分析
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TCSC与SVC在抑制电力系统次同步谐振中应用比较 被引量：2
8
作者 吴小刚 雷凡 +2 位作者 袁宇 袁义桃 康积涛 《中国电力》 CSCD 北大核心 2014年第3期120-124,共5页
针对串补输电引起的电力系统次同步谐振SSR(振荡SSO),基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统,采用测试信号法和时域仿真法,全面深入地比较了TCSC与SVC在抑制系统SSR(SSO)中的作用和效果。研究发现:TCSC与SVC均能有效地抑制次同步谐振,但... 针对串补输电引起的电力系统次同步谐振SSR(振荡SSO),基于IEEE次同步谐振第一标准测试系统,采用测试信号法和时域仿真法,全面深入地比较了TCSC与SVC在抑制系统SSR(SSO)中的作用和效果。研究发现:TCSC与SVC均能有效地抑制次同步谐振,但由于两者分属串、并联设备,故又有各自的特点。投入相同容量时,TCSC较SVC抑制效果更优,提升电气阻尼能力更强。在相同抑制效果下所需TCSC容量要少于SVC,但投资偏高。两者注入电网谐波均为奇次谐波,且以3、5、7次为主。后期运行维护自动化程度较高,应根据装置的不同薄弱环节进行针对性的维护。 展开更多
关键词 次同步谐振 可控串补 静止无功补偿器 抑制效果 谐波
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曲线区段受电弓-接触网系统建模及动态性能分析 被引量：9
9
作者 熊嘉铭 徐钊 +2 位作者 鲁小兵 刘志刚 宋洋 《铁道学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第8期25-35,共11页
由于曲线区段轨道存在外轨超高,受电弓-接触网系统空间几何位置相比直线区段有较大差异,导致弓网系统在曲线区段上的动力学行为不同于其在直线区段。因此,研究曲线区段弓网动态性能对于保障弓网受流质量具有重要意义。针对曲线区段弓网... 由于曲线区段轨道存在外轨超高,受电弓-接触网系统空间几何位置相比直线区段有较大差异,导致弓网系统在曲线区段上的动力学行为不同于其在直线区段。因此,研究曲线区段弓网动态性能对于保障弓网受流质量具有重要意义。针对曲线区段弓网空间几何位置变化与受电弓倾斜运行状态,对世界坐标系下受电弓和接触网系统进行数学解析,并通过受电弓建模方案的对比仿真研究,证明弓网系统建模考虑曲线特性的必要性。基于曲线区段弓网模型,对弓网动态性能进行研究。结果表明:在曲线区段将拉出值设置成定值有利于弓网获得更好的动态性能,且该定值的大小不会对弓网动态性能产生明显影响。由于接触线在受电弓局部坐标系下的垂向静态位移大于其在世界坐标系下的垂向静态位移,导致接触力波动更加剧烈。通过频谱分析发现,随着列车运行速度增加,曲线区段接触力的高频成分能量显著增大,意味着较短的接触网周期性结构参数对接触力的影响加剧,传统评估标准中的低频接触力指标难以全面反映曲线区段弓网的动态性能。 展开更多
关键词 受电弓与接触网 动态性能 曲线区段 有限元 频谱分析
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接触网周围流体流动及传热特性的数值模拟 被引量：3
10
作者 杨晓彬 林国松 +2 位作者 李原 张硕 潘飞 《铁道科学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第2期537-545,共9页
作为电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分,架空接触网常年裸露于空气中,易受大风及悬挂结构覆冰等随机环境荷载影响,进而直接影响弓网系统的受流质量,而气动参数和传热参数可反映架空接触网的机械振动特性和温度特性。因此,为探究不... 作为电气化铁路牵引供电系统的重要组成部分,架空接触网常年裸露于空气中,易受大风及悬挂结构覆冰等随机环境荷载影响,进而直接影响弓网系统的受流质量,而气动参数和传热参数可反映架空接触网的机械振动特性和温度特性。因此,为探究不同雷诺数下接触网导线的气动参数和传热参数,基于计算流体力学理论建立接触网导线的流体-热耦合数值模型,为验证模型的模拟精度,将数值模拟结果与SST k-ω模型以及公开的实验数据进行比较。结果表明:与SST k-ω模型相比,低雷诺数选用层流模型、高雷诺数选用大涡模型的流体−热耦合数值模型的模拟精度更高,气动参数的最大相对误差仅为7.0%,传热参数的最大相对误差仅为5.8%;在亚临界区内,接触线的阻力系数高于承力索的阻力系数,斯特劳哈尔数则明显低于承力索的斯特劳哈尔数,且其升力系数为负值,明显不同于承力索的升力系数;接触线因沟槽的存在,其换热性能低于承力索的换热性能。 展开更多
关键词 接触网 气动参数 传热参数 数值模拟 流体-热耦合
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