鐵路機(jī)車孔縫和線纜耦合的電磁拓?fù)溲芯?pdf

1、電磁拓?fù)鋵W(xué)(EMT)在20世紀(jì)70年代中期由美國(guó)的C.E.Baum等人提出，主要用來防止高功率電磁脈沖(EMP)對(duì)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?fù)鋵W(xué)已經(jīng)開始應(yīng)用于其他領(lǐng)域，但是在鐵路機(jī)車電力電子系統(tǒng)中，電磁拓?fù)鋵W(xué)的應(yīng)用尚處于起步階段。本文基于電磁拓?fù)鋵W(xué)的研究方法，對(duì)鐵路機(jī)車電力電子系統(tǒng)的電磁兼容性進(jìn)行了研究，重點(diǎn)是孔縫和電纜近場(chǎng)耦合問題。
　　本文首先簡(jiǎn)要介紹了電磁拓?fù)鋵W(xué)的現(xiàn)狀，分析問題的方法及優(yōu)勢(shì)，

2、然后對(duì)鐵路電力電子系統(tǒng)內(nèi)部和外部的電磁環(huán)境進(jìn)行了歸納和分析，并著重針對(duì)該系統(tǒng)中廣泛存在的孔縫耦合和近場(chǎng)耦合問題加以研究，建立了具體的電磁拓?fù)淠Ｐ?，為以后解決此類問題帶來了便利。
　　在鐵路機(jī)車系統(tǒng)孔縫耦合問題上，采用電磁拓?fù)涑Ｓ玫慕鉀Q電磁問題的方法，將輻射源看作一個(gè)節(jié)點(diǎn)，通過金屬良導(dǎo)體構(gòu)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(diǎn)，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?fù)淠Ｐ徒?chǎng)路耦合模型，確定了各傳輸節(jié)點(diǎn)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(kuò)展的BLT方程，推導(dǎo)出具有普遍意義的結(jié)論，數(shù)學(xué)建模并仿真。最后設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并輔以現(xiàn)有的理論知識(shí)對(duì)研究結(jié)果加以驗(yàn)證。
　　對(duì)于在鐵路機(jī)車系統(tǒng)中同樣普遍存在近場(chǎng)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(gòu)成的電路結(jié)構(gòu)圖，再抽象為電磁拓?fù)鋱D，確定各節(jié)點(diǎn)和傳輸通道。

4、在傳輸函數(shù)的推導(dǎo)上，本文從電報(bào)方程出發(fā)，輔以已有的理論成果，利用高等數(shù)學(xué)和矩陣分析等相關(guān)知識(shí)，系統(tǒng)地給出了具體的推導(dǎo)分析過程。首次將BLT方程由只適用于遠(yuǎn)場(chǎng)的情況擴(kuò)展到近場(chǎng)范圍，得到了近場(chǎng)耦合的BLT方程。以多導(dǎo)體傳輸線為例，在完成數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)的前提下用Matlab建立數(shù)學(xué)模型并仿真，設(shè)計(jì)相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證。
　　本文的主要貢獻(xiàn)在于將鐵路機(jī)車系統(tǒng)中的孔縫耦合問題和近場(chǎng)耦合問題模型化，尤其是提出了近場(chǎng)耦合的BLT方程，為以后用電磁拓