(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211072093.X (22)申请日 2022.09.02 (71)申请人 华测检测认证集团股份有限公司 地址 518101 广东省深圳市宝安区新 安街 道留仙三路4 号华测检测大楼 (72)发明人 白洪海　 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) (54)发明名称 全动态弓 网电弧模型及其构建方法 (57)摘要 本发明提供了提供一种全动态弓网电弧模 型及其构建方法。 上述全动态弓网电弧模型构建 方法， 包括如下步骤： 建立电弧等效电路模块及 熄弧重燃等效电路模块； 获取弓网离线距离， 并 将弓网离线距离引入电弧等效电路模块及熄弧 重燃等效电路模块中， 熄弧重燃等效电路模块用 于切换电弧等效电路模块的熄弧及燃弧状态。 上 述全动态弓网电弧模型构建方法只需要获取弓 网离线轨迹， 即可自动仿真出从电弧产生、 电弧 熄灭、 电弧重燃的完整离线过程， 从而完整地反 映弓网离线动态特性。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 115374643 A 2022.11.22 CN 115374643 A 1.一种全动态弓网电弧模型构建方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 建立电弧等效电路模块及熄弧重 燃等效电路模块； 获取弓网离线距离， 并将所述弓网离线距离引入所述电弧等效电路模块及所述熄弧重 燃等效电路模块中， 所述熄弧重燃等效电路模块用于切换所述电弧等效电路模块的熄弧及 燃弧状态。 2.根据权利要求1所述的全动态弓网电弧模型构建方法， 其特征在于， 所述电弧等效电 路模块根据Habedan k模型建立， 且数 学模型为： 式中， gc和 θc分别为Cassie电弧模型的电导常数和时间常数， uc为电弧电压常数， gM和 θM 分别为Mayr电弧模型的电导常数和时间常数， P0为电弧耗散功率。 3.根据权利要求2所述的全动态弓网电弧模型构建方法， 其特 征在于， 其中： uc设置为15L， P0设置为kg‑βL， L为所述弓网离线距离， g为电弧电导， k取3 000， β 取‑1。 4.根据权利要求1所述的全动态弓网电弧模型构建方法， 其特征在于， 所述熄弧重燃等 效电路模块通过计算电弧熄灭临界长度及重燃击穿电压后分别与所述弓网离线距离及电 弧电压比较， 以切换 所述电弧等效电路模块的熄弧或燃弧状态， 其中临界长度计算公式为： 式中， lc为所述临界长度， Iam为潜供峰值电流， Uam为恢复峰值电压； 击穿电压计算公式为： 式中， Ub为所述击穿电压， L 为所述弓网离线距离； 且当所述弓网离线距离大于所述临界长度时， 所述熄弧重燃等效电路模块通过理想开 关关断所述电弧等效电路模块， 当所述电弧电压大于所述击穿电压时， 所述熄弧重燃控制 电路模块 通过理想开关开启所述电弧等效电路模块。 5.一种全动态弓网电弧模型， 其特征在于， 由上述权利要求1 ‑4任意一项全动态弓网电 弧模型构建方法构建， 包括离线轨迹输入模块、 电弧等效电路模块及熄弧重燃等效电路模 块， 所述离线轨迹输入模块用于获取弓网离线距离， 并将所述弓网离线距离引入所述电弧 等效电路模块及所述熄弧重燃控制电路模块中， 所述熄弧重燃等效电路模块用于切换所述 电弧等效电路模块的熄弧及燃弧状态。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115374643 A 2全动态弓网电弧模型及其构建 方法 技术领域 [0001]本发明属于弓网电弧仿真研究技术领域， 更具体地说， 是涉及一种全动态弓网电 弧模型及其构建方法。 背景技术 [0002]弓网离线放电作为动车组传导干扰与辐射干扰的一个来源， 是动车组电磁 兼容问 题最重要的研究热点之一， 在搭建模 型时通常以Mayr模型、 Cassie模型、 Habedank等经典黑 盒稳态电弧模型为基础， 对模型参数进行优化来反映弓网离线电弧的动态过程， 并体现出 离线距离等外 部参数对电弧电气特性的影响。 [0003]但弓网离线不仅产生弓网电弧， 还伴随着电弧的熄灭与重燃过程， 具体而 言， 一次 弓网离线过程可以包含若干次的熄灭与重燃过程， 每次电弧发生重燃和熄灭的瞬间都可能 产生暂态过电压。 电弧发生熄灭瞬间， 电弧阻抗在10 ‑50ns时间内从稳定燃烧时的数十欧姆 迅速上升至数百量级， 其过程与断路器的断闸类似， 高压系统在外部电源作用下产生零状 态响应， 在主回路上呈现高频振荡过渡过程， 并传递到车体和控制电路。 电弧发生重燃瞬 间， 弓网间隙被高电压击穿， 弓网间等效阻抗迅速下降到稳定燃烧时的数十欧姆， 牵引供电 系统向高压线缆电容充电， 产生高频振 荡与暂态过电压。 因此， 模拟 升降弓完整动态过程不 仅需要稳定燃烧状态下的电弧建模， 还需要模拟电弧熄 灭、 重燃过程， 才能体现离线放电的 完整过程。 [0004]但目前国内外对于弓网离线问题的研究模型中普遍只关注电弧存在时的状态， 而 忽略了电弧熄灭及电弧重 燃的瞬态过程， 缺乏对弓网离线电弧动态过程的深入研究。 发明内容 [0005]本发明的目的在于提供一种全动 态弓网电弧模型及其构建方法， 旨在 解决目前国 内外对于弓网离线问题的研究模型中普遍只关注电弧存在时的状态， 而忽略了电弧熄灭及 电弧重燃的瞬态过程， 缺乏对弓网离线电弧动态过程的深入研究的问题。 [0006]为实现上述目的， 本发明采取的技术方案是： 提供一种全动态弓网电弧模型构建 方法， 包括如下步骤： [0007]建立电弧等效电路模块及熄弧重 燃等效电路模块； [0008]获取弓网离线距离， 并将弓网离线距离引入电弧等效电路模块及 [0009]熄弧重燃等效电路模块中， 熄弧重燃等效电路模块用于切换电弧等效电路模块的 熄弧及燃弧状态。 [0010]在其中一个实施例中， 电弧等效电路模块 根据Habedan k模型建立， 且数 学模型为：说　明　书 1/5 页 3 CN 115374643 A 3