基于C语言的离线电弧电磁干扰检测系统数据采集及底层控制的实现研究

论文摘要

近些年随着一系列高速铁路的建成和铁路大提速,中国铁路事业迅猛发展,高速铁路电磁兼容问题越来越严重,受电弓离线电弧电磁干扰就是其中之一。这种干扰主要是由弓网系统机车受电弓与接触线之间的电弧放电造成的,它对信号系统、通信系统、车载设备等的影响较大。目前对弓网系统的研究主要是系统的设计和改进以及弓网离线的检测系统,而对受电弓离线电弧产生的电磁干扰研究较少,对干扰的频谱分量和干扰场强的空间分布的测试系统的研究更少。本文首先对受电弓离线电弧产生的机理进行了分析,然后以接触网、电力机车和牵引变压器作为研究对象,利用MATLAB中的SIMULINK模块库和PSB模块库建立了相关牵引供电回路的等值模型及电弧模块,仿真出了离线电弧的电压波形,同时与实测结果进行了对比。然后对基于C语言的受电弓离线电弧干扰检测系统的数据采集和底层控制部分进行了详细的阐述和设计。本系统所运用的数据采集卡具有很高的采样率和USB接口,GBIP卡符合IEEE488标准,自动化程度很高,完全能够满足对弓网噪声测试的要求,具有很高的应用价值。最后在国内某段客运专线上对动车组产生的弓网噪声进行了实地的测量和分析。给出了运行状态下（300-350km/h）的实测结果,并与GB/T24338《轨道交通电磁兼容标准》（等同于IEC62236）第二部分（整车对外发射限制要求）进行比较和分析,为时速400km/h高速动车电磁兼容解决方案提供了准确可靠的数据。另外,还给出了一种离线电弧电磁干扰防护的具体措施—电磁屏蔽玻璃的应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 电磁干扰（EMI）检测系统研究现状
• 1.3 高速列车的电磁环境
• 1.4 离线电弧电磁干扰的预防措施
• 1.5 论文所做的工作
• 第2章 受电弓离线电弧模型
• 2.1 电弧相关理论
• 2.2 离线电弧的仿真参数计算
• 2.2.1 MATLAB简介
• 2.2.2 仿真模型参数的计算
• 2.3 离线电弧仿真模块的建立
• 2.3.1 电弧动态模型方程式
• 2.3.2 电弧模型的实现
• 2.3.3 受电弓离线电弧的仿真分析结果
• 2.4 离线电弧的偶极子模型
• 第3章 系统数据采集的实现
• 3.1 系统结构
• 3.2 Labwindows/CVI概述
• 3.3 数据采集模块硬件组成
• 3.3.1 数据采集卡的组成
• 3.3.2 NIUSB-6009数据采集卡
• 3.3.3 频谱分析仪
• 3.3.4 其它相关硬件
• 3.3.5 信号连接方式
• 3.4 数据采集模块的软件设计
• 3.4.1 采集卡设置
• 3.4.2 常用函数
• 3.4.3 系统代码设计
• 第4章 系统底层控制的实现
• 4.1 底层控制模块硬件组成
• 4.1.1 GPIB总线概述
• 4.1.2 GPIB总线的约定
• 4.1.3 设备的工作方式
• 4.1.4 GPIB端口
• 4.1.5 GPIB卡Agilent 82350B
• 4.2 底层控制部分软件设计
• 4.2.1 SCPI命令
• 4.2.2 VISA标准
• 4.2.3 系统代码设计
• 第5章 系统调试结果及现场测试
• 5.1 系统调试结果
• 5.2 现场测试
• 5.2.1 外场测试
• 5.2.2 分析与结论
• 第6章 离线电弧电磁干扰的屏蔽
• 6.1 电磁屏蔽原理
• 6.2 电磁屏蔽材料的国内外研究现状
• 6.3 屏蔽玻璃
• 6.4 CRH3高速动车窗体的电磁屏蔽设计
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研情况