磁浮车载PIS系统典型电磁干扰耦合机理及抑制研究

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目前国内对中低速磁浮列车电磁干扰(Electromagnetic Interference,EMI)影响的研究还处于起步阶段。为了解决中低速磁浮列车车载乘客信息系统(Passenger Information System,PIS)中液晶显示屏LCD(Liquid Crystal Display,LCD)雪花故障的典型EMI问题,按照处理EMI问题的一贯思路,即“干扰源与耦合途径的确定——干扰形成机理的分析——EMI抑制措施的提出”,展开了详细研究。首先,概述了悬浮系统中悬浮电磁铁及驱动系统中直线电机的工作原理与磁场情况,基于Maxwell 3D有限元仿真软件,搭建了悬浮模块和直线电机的仿真模型,研究了悬浮电磁铁模块中线圈、轨道、磁轭部分与直线电机的磁感应强度分布情况,为后续分析PIS系统LCD屏故障的干扰源奠定了基础。然后,分析了车载PIS系统的功能与工作原理,概述了LCD屏EMI故障现象。针对该案例,研究了中低速磁浮列车中可能产生的干扰源。基于理论分析与仿真计算,排除了悬浮电磁铁与集电靴这两种干扰源。得出了直线电机横向端部效应产生的泄漏磁场是造成LCD屏故障的主要干扰源,其耦合途径为电感性耦合。并借助有限元仿真软件计算了5节直线电机共同作用时,在LCD屏与控制系统之间连接的闭合回路中产生的感应电压,将其与示波器测得的电压进行对比,分析了EMI耦合机理。结果表明,直线电机横向端部效应会使LCD壳体接地不畅,从而导致LCD屏产生细纹甚至雪花。最后,介绍了EMI问题的解决思路,并对4种干扰抑制措施进行了分类研究。根据列车的实际情况,从提高LCD屏的抗干扰能力的方面考虑,提出采用型号为P6KE24A的瞬态抑制二极管(Transient Voltage Suppressor,TVS)将设备壳体积累电荷泄放的方案,并对上述方案进行了相关的验证。结果表明,采用上述抑制方案能够有效消除列车PIS系统中LCD花屏、闪屏等干扰现象,使干扰波形消失并保证在列车运行过程中LCD功能正常。
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