鐵路機車孔縫和線纜耦合的電磁拓撲研究.pdf

1、電磁拓撲學(EMT)在20世紀70年代中期由美國的C.E.Baum等人提出，主要用來防止高功率電磁脈沖(EMP)對現(xiàn)代電子系統(tǒng)的干擾和破壞。經(jīng)過幾十年的研究和發(fā)展，現(xiàn)在電磁拓撲學已經(jīng)開始應用于其他領域，但是在鐵路機車電力電子系統(tǒng)中，電磁拓撲學的應用尚處于起步階段。本文基于電磁拓撲學的研究方法，對鐵路機車電力電子系統(tǒng)的電磁兼容性進行了研究，重點是孔縫和電纜近場耦合問題。
　　本文首先簡要介紹了電磁拓撲學的現(xiàn)狀，分析問題的方法及優(yōu)勢，

2、然后對鐵路電力電子系統(tǒng)內(nèi)部和外部的電磁環(huán)境進行了歸納和分析，并著重針對該系統(tǒng)中廣泛存在的孔縫耦合和近場耦合問題加以研究，建立了具體的電磁拓撲模型，為以后解決此類問題帶來了便利。
　　在鐵路機車系統(tǒng)孔縫耦合問題上，采用電磁拓撲常用的解決電磁問題的方法，將輻射源看作一個節(jié)點，通過金屬良導體構成的屏蔽墻上的小孔，將能量耦合到屏蔽墻另一側(cè)的傳輸線上。為了分析方便，本文在傳輸線上增加了等效耦合節(jié)點，用于等效輻射源在傳輸線上的作用。最后通過分

3、析傳輸線兩端受到的干擾，來定性的判斷孔縫耦合的干擾情況?；陔姶磐負淠Ｐ徒雎否詈夏Ｐ停_定了各傳輸節(jié)點的狀態(tài)函數(shù)和各傳輸通道的傳輸函數(shù)，利用BLT方程和擴展的BLT方程，推導出具有普遍意義的結論，數(shù)學建模并仿真。最后設計相應的實驗，并輔以現(xiàn)有的理論知識對研究結果加以驗證。
　　對于在鐵路機車系統(tǒng)中同樣普遍存在近場耦合問題，采用與孔縫耦合相同的分析思路，先畫出由分布參數(shù)構成的電路結構圖，再抽象為電磁拓撲圖，確定各節(jié)點和傳輸通道。

4、在傳輸函數(shù)的推導上，本文從電報方程出發(fā)，輔以已有的理論成果，利用高等數(shù)學和矩陣分析等相關知識，系統(tǒng)地給出了具體的推導分析過程。首次將BLT方程由只適用于遠場的情況擴展到近場范圍，得到了近場耦合的BLT方程。以多導體傳輸線為例，在完成數(shù)學公式推導的前提下用Matlab建立數(shù)學模型并仿真，設計相應的實驗加以驗證。
　　本文的主要貢獻在于將鐵路機車系統(tǒng)中的孔縫耦合問題和近場耦合問題模型化，尤其是提出了近場耦合的BLT方程，為以后用電磁拓