解鵬 黃樹剛 楊璽

摘? ?要：對外射頻騷擾試驗是動車組整車試驗中較為嚴(yán)苛的一項試驗，對牽引變流器這類發(fā)射源電磁波的有效抑制是通過整車試驗提高整車可靠性的有效方式。在通過更改接地方式、優(yōu)化軟件算法等方式整改無效后，最終通過改變箱體屏蔽板材質(zhì)來提供屏蔽效能以滿足試驗要求，保證產(chǎn)品高可靠性。本文介紹一種通過改變箱體材質(zhì)來提高屏蔽性能的方案。

關(guān)鍵詞：牽引變流器? 側(cè)板材質(zhì)? 對外射頻騷擾

中圖分類號：U266? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）04（c）-0102-02

我國對電磁兼容有較為嚴(yán)格的規(guī)定，牽引變流器內(nèi)部IGBT功率器件的開通和關(guān)斷產(chǎn)生主要的電磁發(fā)射源，這些電磁干擾會對軌道電路通訊頻率、電視信號等造成干擾，對電磁干擾進行抑制，可有效提高機車車輛及動車組的電磁兼容性能[1]。

1? 概述

動車組對外射頻騷擾測試方法為在距動車組運行軌道中心10m的位置，架設(shè)環(huán)形磁場測試天線，測試動車組于牽引、再生制動工況產(chǎn)生的 150kHz～1.1MHz 對外部的射頻騷擾。運行工況是指：動車組以 50±10km/h 運行，當(dāng)經(jīng)過測量天線時，電動車組在給定速度范圍內(nèi)以約為其最大牽引力的 1/3 加速或減速[2]。在一次高速動車組對外射頻騷擾試驗中發(fā)現(xiàn)，整車對外輻射在790kHz超標(biāo)，通過多種整改方案后，確定屏蔽方式是易于實現(xiàn)的整改方案。

屏蔽效能反映一個屏蔽體的屏蔽效果，屏蔽效能越大效果越好。牽引變流器目前的蓋板是厚度為 3mm鋁材質(zhì)，這樣的蓋板現(xiàn)狀不能有效屏蔽 150kHz-1.1MHz 產(chǎn)生的輻射干擾。從屏蔽效能的理論計算出發(fā)，可以計算出其他材質(zhì)和鋁材質(zhì)的屏蔽效能定量關(guān)系。通過對鋼和鋁屏蔽效能的計算來確定是否需要重新加工鋼制側(cè)板來增加變流器屏蔽性能[3]。

2? 鋼和鋁材質(zhì)屏蔽效能計算

屏蔽效能由三部分組成：反射損耗、吸收損耗、多次反射損耗。

2.1 反射損耗比對

2.1.1 反射損耗計算公式

，其中：ρ12=，ρ21=

本項目中因為790kHz頻率時電磁輻射超標(biāo)，可以確定工況為近場磁場為主，所以反射損耗公式表示為：

2.1.2 鋼和鋁反射損耗對比

2.1.3 對比結(jié)論

由對比可知鋼的反射損耗比鋁的小，從反射損耗角度分析，沒有必要更改側(cè)板材質(zhì)。

2.2 鋼和鋁的吸收損耗比對

2.2.1 吸收損耗計算公式

屏蔽體的吸收損耗A表示為

中：t為屏蔽板的厚度，δ為趨膚深度，鋁為0.003，鋼為0.0003。

2.2.2 比對及結(jié)論

經(jīng)對比分析，用鋼做蓋板其吸收損耗在790kHz處是鋁的10倍。

2.3 多次反射損耗比對

因為實際測量中，吸收損耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 10dB，所以多次反射損耗B可以忽略。

SE鋼=R鋼 +A鋼 +B鋼 ≈103.158+86900=87003.158

SE鋁 =R鋁 +A鋁 +B鋁 ≈143.34+8690=8833.34

對比結(jié)果：

分析結(jié)論：經(jīng)過兩種材質(zhì)屏蔽效能的比對，發(fā)現(xiàn)如果側(cè)板更換為鋼板后屏蔽效能能夠達(dá)到鋁板作為側(cè)板的 10 倍。由前期測試結(jié)果可知，790kHz時檢測波形超過標(biāo)準(zhǔn)值約10dB，更換為鋼材質(zhì)的側(cè)板后，可以滿足試驗要求。

3? 整改結(jié)果

重新加工并更換側(cè)板板材后進行測試，在790kHz波形和國標(biāo)規(guī)定值有10dB的余量。滿足整車試驗大綱的測試要求。更換側(cè)板后的測試結(jié)果如圖2所示。

4? 結(jié)語

動車組對外射頻騷擾試驗是最近幾年被逐漸重視的研究方向，由于測試時動車組已經(jīng)是整車狀態(tài)，確定干擾源及整改難度均較大。此次整改先后經(jīng)歷整車測試定位干擾源、整改整車接地情況、更換動車電纜線為雙端接地線等步驟均無明顯效果后，經(jīng)過計算確認(rèn)通過改善側(cè)板材質(zhì)以改善屏蔽效果的方式解決此問題。

參考文獻

[1] 周文穎，逯邁，陳博棟.地鐵列車司機室高頻電磁暴露安全性評估[J].中國鐵道科學(xué)，2015，36（5）：116-121.

[2] GB/T 24338.3-2009軌道交通 電磁兼容 第3-1部分：機車車輛 列車和整車[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2009.

[3] 孟進.基于IGBT開關(guān)暫態(tài)過程建模的功率變流器電磁干擾頻譜估計[J].中國電機工程學(xué)報，2005（10）：16-18..