作者介紹

劉濤

劉濤，高級工程師，主要研究方向為高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)動力學(xué)分析與參數(shù)優(yōu)化。

魯小兵

魯小兵，博士，高級工程師，主要研究方向為高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)建模與受電弓主動控制。

張佳怡

張佳怡，工程師，主要研究方向為高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)優(yōu)化與參數(shù)匹配。

研究背景

高速鐵路電力機車主要依賴安裝在機車頂部的受電弓與架空接觸網(wǎng)滑動接觸實現(xiàn)持續(xù)取流。受電弓與接觸網(wǎng)的接觸穩(wěn)定性直接影響電力機車的供電安全。一方面，弓網(wǎng)接觸力過大會造成受電弓滑板、接觸線磨耗加劇，造成高速鐵路運營成本上升，并引起安全隱患；另一方面，弓網(wǎng)接觸力過小則會造成弓網(wǎng)接觸不良，引起電弧擊穿，產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，引起電力機車供電質(zhì)量不穩(wěn)定，嚴(yán)重時可造成機車供電中斷。

圖1 高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)示意圖

論文所解決的問題及意義

受電弓主動控制是指基于現(xiàn)代控制理論，結(jié)合自動化技術(shù)對受電弓實施外加激勵，從而有效降低弓網(wǎng)接觸力的波動幅度，保證弓網(wǎng)之間的持續(xù)、良好接觸。本文解決了高速受電弓運行過程中隨機擾動所造成的弓網(wǎng)接觸力失穩(wěn)問題，為提供弓網(wǎng)受流質(zhì)量提供了重要參考。

圖2 高速受電弓滑?？刂菩Ч?/p>

圖3 弓網(wǎng)接觸力對比

論文方法及創(chuàng)新點

本文構(gòu)建了考慮隨機擾動的弓網(wǎng)模型。在模型基礎(chǔ)上，提出了基于滑模控制理論的高速受電弓主動控制策略，并結(jié)合離散擾動控制器以降低隨機擾動對弓網(wǎng)接觸力的影響。所提出的控制策略可有效降低高速鐵路弓網(wǎng)接觸力的波動幅度和離線率，對于保障動車組供電安全具有十分積極的作用。

結(jié)論

本文針對高速鐵路運行過程中受電弓受到隨機擾動影響引起弓網(wǎng)接觸失穩(wěn)現(xiàn)象，提出了采用考慮隨機擾動的滑?？刂撇呗詫Ω咚偈茈姽M行主動控制，以保證受電弓與接觸網(wǎng)之間的穩(wěn)定接觸。

研究結(jié)果表明：本文所提出的考慮隨機擾動的高速受電弓主動控制器可在不同工況下取得較好的弓網(wǎng)控制效果。特別是在考慮高斯白噪聲與接觸線不平順?biāo)斐傻氖茈姽S機擾動時，弓網(wǎng)接觸力均可保持較小的波動與較低的離線率，對于保障高速鐵路動車組供電安全與穩(wěn)定性具有十分重要的作用。

引用本文

劉濤, 魯小兵, 張佳怡. 考慮隨機擾動的高速鐵路弓網(wǎng)系統(tǒng)滑?？刂蒲芯縖J]. 電氣技術(shù), 2022, 23(3): 57-62. LIU Tao, LU Xiaobing, ZHANG Jiayi. Study on the pantograph active control based on the slide mode control method considering the stochastic disturbance. Electrical Engineering, 2022, 23(3): 57-62.