地鐵車輛牽引系統(tǒng)電磁兼容措施概述

于愛國(guó)

中車青島四方機(jī)車車輛股份有限公司 山東青島 266000

1 概述

本文件策略與技術(shù)上說明牽引系統(tǒng)供貨商運(yùn)輸如何確保其運(yùn)用于鐵路行業(yè)電氣產(chǎn)品的電磁兼容性（EMC）。此EMC計(jì)劃專用于新地鐵車輛的牽引和控制系統(tǒng)。

本文件的目的是展示如何在以下四個(gè)方面實(shí)現(xiàn)電氣兼容，滿足業(yè)主要求。

列車內(nèi)部所有設(shè)備或系統(tǒng)的電氣產(chǎn)品系統(tǒng)兼容性

電氣產(chǎn)品系統(tǒng)與軌旁設(shè)施（信號(hào)與控制設(shè)備）的兼容性

電氣產(chǎn)品系統(tǒng)與軌道附近環(huán)境的兼容性

牽引系統(tǒng)供貨商設(shè)備與旅客，列車工作人員及他們攜帶物品的電氣系統(tǒng)兼容性，例如心臟起搏器和其它的醫(yī)療設(shè)備。

1.1 范圍

本文內(nèi)容僅適用于牽引系統(tǒng)供貨商的設(shè)備，包括：

網(wǎng)壓系統(tǒng)

機(jī)械驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

電氣驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

輔助電源變流器，包括充電機(jī)（不包括蓄電池）

1.2 定義與縮寫

EMC 電磁兼容性EMI 電磁干擾

2 兼容性驗(yàn)證步驟

為驗(yàn)證牽引系統(tǒng)與其電氣環(huán)境之間的兼容性以便達(dá)到產(chǎn)品的電磁兼容性要求，每一個(gè)涉及兼容性的因素需按下面的步驟識(shí)別、確認(rèn)。

根據(jù)歐州標(biāo)準(zhǔn)或牽引系統(tǒng)供貨商指導(dǎo)說明來對(duì)客戶提出的需求進(jìn)行驗(yàn)證。

牽引系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和整合滿足已確定的技術(shù)規(guī)格要求，且根據(jù)早前成功產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在測(cè)試區(qū)對(duì)各子部件進(jìn)行EMC要求的最終確認(rèn)。

輻射與傳導(dǎo)輻射的初步測(cè)量在牽引系統(tǒng)供貨商的牽引系統(tǒng)測(cè)試臺(tái)上進(jìn)行。

客戶在該項(xiàng)目的軌道上或類似軌道上，通過一輛測(cè)試列車進(jìn)行通過測(cè)量傳導(dǎo)輻射來驗(yàn)證軌道設(shè)施，軌道電路的兼容性。

3 兼容性方面說明

本節(jié)對(duì)兼容性的各方面給予了詳細(xì)說明，以及如何處理這些影響因素以滿足產(chǎn)品最終的EMC要求。

3.傳導(dǎo)與輻射的高頻發(fā)射

隨車的設(shè)備中主要的高頻干擾發(fā)射源是牽引、輔助變流器以及與之相關(guān)聯(lián)的電纜。但是列車上的電腦時(shí)鐘，開關(guān)電源等其它的設(shè)備也是不可忽視的高頻干擾發(fā)射源；同時(shí)列車內(nèi)各種設(shè)備、電纜的布局，走線也是影響輻射干擾發(fā)射非常重要的因素。因此中車四方股份公司（負(fù)責(zé)整車布局設(shè)計(jì)）將與牽引系統(tǒng)設(shè)備供應(yīng)商共同管理產(chǎn)品的兼容性設(shè)計(jì)，特別是輻射干擾發(fā)射的控制。將不會(huì)對(duì)從這些干擾發(fā)射源或從整車發(fā)出的高頻干擾作任何的計(jì)算，因?yàn)榇祟愑?jì)算存在太大的不確定性，取而代之的是設(shè)計(jì)將根據(jù)最好的工程實(shí)踐進(jìn)行；根據(jù)被確認(rèn)的方法來測(cè)量列車的高頻發(fā)射[1]。

3.2 設(shè)計(jì)思想

EMC方案將基于許多類似項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)。指導(dǎo)文件GRP-20-20-15-007653以及其它的指導(dǎo)文件提供了如何達(dá)到最好的EMI控制的設(shè)計(jì)規(guī)則。

3.3 輻射發(fā)射

產(chǎn)品或系統(tǒng)級(jí)的初期象征性試驗(yàn)在系統(tǒng)測(cè)試室完成，最后的驗(yàn)證試驗(yàn)將在一完整列車上進(jìn)行。中車四方股份公司負(fù)責(zé)執(zhí)行車輛級(jí)試驗(yàn)。

3.4 設(shè)計(jì)思想

當(dāng)了解詳細(xì)的EMI要求時(shí)，將采取措施避免安全臨界頻率。比如，臨界頻率處選擇開關(guān)頻率避免諧波電流。如果證實(shí)了EMI要求和上面列出的級(jí)別相沖突，那么需要增加軟硬件，比如增加線路電抗器或者線路干擾電流監(jiān)控裝置。增加的軟硬件費(fèi)用不包含在供貨范圍中。

4 EMC 控制的設(shè)計(jì)規(guī)則

以下部分通過不同的設(shè)計(jì)指導(dǎo)匯總了最重要的EMC設(shè)計(jì)規(guī)則。

4.1 器件布置概念

敏感電子設(shè)備應(yīng)該盡可能遠(yuǎn)離高能電路，一般放置在獨(dú)立的金屬箱內(nèi)。變流器控制板實(shí)際座落在IGBT橋旁，安裝在變流箱內(nèi)，必須徹底地連同高功率電路一起測(cè)試，以確保其正確功能。高壓電纜，輔助電源電纜和控制電纜不應(yīng)在一起布線，但應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離，最好由金屬墻隔離[2]。

4.2 接地

除非特別指明，所有非功能性的電氣傳導(dǎo)部件應(yīng)該連接到車架進(jìn)行接地。所有金屬設(shè)備箱須以最短導(dǎo)線連接到車架接地，此連接方式可以保證全使用壽命的的優(yōu)良電氣連接。

設(shè)備內(nèi)的控制地，包括其外部設(shè)備應(yīng)該通過同一點(diǎn)連接到車底接地。不同箱體內(nèi)的控制接地點(diǎn)應(yīng)該彼此隔離。箱體和外設(shè)間的信號(hào)交換應(yīng)該被隔離，比如：光耦合器，變壓器，繼電器或差分放大器。電機(jī)軸承座須通過連接于車體的轉(zhuǎn)向架直接接地[3]。

4.3 其它措施

箱體間的控制電纜盡可能進(jìn)行屏蔽并絞合布置，制動(dòng)斬波電纜長(zhǎng)度如果＜1m的話可以采用非屏蔽電纜。DC+和DC-的電纜必須謹(jǐn)慎布置并且盡可能的接近。

5 結(jié)語

各系統(tǒng)保證所提供產(chǎn)品滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)要求，所提供設(shè)備將發(fā)出極低微的電噪聲，不會(huì)影響其它供應(yīng)商所提供設(shè)備的正常運(yùn)行，所提供的其它供應(yīng)商設(shè)備也需達(dá)到最新的有關(guān)抗干擾標(biāo)準(zhǔn)。同樣保證所提供的設(shè)備可以承受其他供應(yīng)商所提供產(chǎn)品的電噪聲，使其它供應(yīng)商設(shè)備同樣滿足相關(guān)適用輻射標(biāo)準(zhǔn)。