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動(dòng)車組交流傳動(dòng)技術(shù)分析及應(yīng)用

楊厚金

（北京動(dòng)車段，北京 大興 102611）

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，鐵路系統(tǒng)也對列車技術(shù)進(jìn)行了升級(jí)，由最初的低速列車發(fā)展為今天的高速列車，不僅提高了列車速度，還節(jié)省了更多時(shí)間。當(dāng)前人們開始注重對列車功能的要求，將矛頭開始指向電機(jī)牽引功能，列車技術(shù)不斷升級(jí)，其中電磁技術(shù)和交流傳動(dòng)技術(shù)是主要研究課題。接下來在本文中就針對交流傳動(dòng)技術(shù)進(jìn)行分析，講述交流傳動(dòng)技術(shù)在動(dòng)車組中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：動(dòng)車組；電機(jī)牽引；交流傳動(dòng)；技術(shù)應(yīng)用

早在上世紀(jì)，科研人員就開始想辦法通過新的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的動(dòng)力牽引和直流電牽引，最終研究出了交流電動(dòng)機(jī)牽引，這是目前最為理想的列車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而交流電動(dòng)機(jī)可以分為兩類，一類是同步電動(dòng)機(jī)，一類是異步電動(dòng)機(jī)。最早的同步電動(dòng)機(jī)必須要定子和轉(zhuǎn)子在同步轉(zhuǎn)速下才能運(yùn)行，雖然機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性較高，但是適用范圍較窄，是由法國人發(fā)明的。而異步電動(dòng)機(jī)與同步電動(dòng)機(jī)有著相似之處，異步電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)較為簡單，轉(zhuǎn)動(dòng)條件也有所降低，所以代替了同步電動(dòng)機(jī)，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中得到了廣泛應(yīng)用。

一、動(dòng)車組交流傳動(dòng)系統(tǒng)的構(gòu)成

當(dāng)前全球很多國家都在研發(fā)高速列車，但是其牽引控制系統(tǒng)都是采用的交流傳動(dòng)技術(shù)，這都是不可改變的。那么動(dòng)車組交流傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括哪些：

1.交流牽引電機(jī)。當(dāng)前許多國家在高速列車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中都采用的是交流牽引電機(jī)，更為準(zhǔn)確的應(yīng)該是三相交流電機(jī)，這是異步電動(dòng)機(jī)的一種，而且結(jié)構(gòu)上較為簡單，能夠快速穩(wěn)定運(yùn)行，牽引力較強(qiáng)，在出現(xiàn)問題時(shí)可以確保列車快速制動(dòng)，這是同步電動(dòng)機(jī)無法做到的。目前各國都在對交流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行創(chuàng)新研發(fā)，希望在未來交流牽引電機(jī)能夠發(fā)揮更大作用。

2.變流裝置。交流電動(dòng)機(jī)由于自身性能較好，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，而高鐵和動(dòng)車組上采用三相交流電機(jī)作為牽引系統(tǒng)，但是想要實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)的牽引能力，必須要具備較好的變流裝置，主要是為了最大程度的發(fā)揮三相交流電機(jī)的牽引效能。這種變流裝置結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，而且自身運(yùn)行所需功率較大，當(dāng)前鐵路上使用的變流裝置都是特制的，主要是將單向交流電轉(zhuǎn)化為三相交流電，給三相交流電機(jī)提供能源。變流裝置具有許多優(yōu)點(diǎn)，三相交流電產(chǎn)生時(shí)不會(huì)對電流諧波造成干擾，這樣就可以避免供電不穩(wěn)定的問題出現(xiàn)；同時(shí)變流裝置的承載能力較強(qiáng)，能夠快速適應(yīng)外界環(huán)境，應(yīng)對多種突發(fā)狀況，確保列車正常運(yùn)行；對變流裝置進(jìn)行操控時(shí)，必須要遵守一定要求，要達(dá)到操作標(biāo)準(zhǔn)后轉(zhuǎn)矩才會(huì)啟動(dòng)；通常變流裝置的變頻幅度較大，最低點(diǎn)可以達(dá)到0.4HZ，而最高點(diǎn)可以達(dá)到200HZ，列車運(yùn)行時(shí)可以根據(jù)運(yùn)行情況進(jìn)行變頻的調(diào)節(jié)，這樣就不會(huì)出現(xiàn)較大的起伏，對列車機(jī)械結(jié)構(gòu)具有一定的保護(hù)作用；動(dòng)車供電系統(tǒng)在供電時(shí)盡量要保持平穩(wěn)，不能出現(xiàn)較大波動(dòng)，輸出功率參數(shù)最好保持在1左右；而且變流裝置在用材上比較節(jié)省，可以減少浪費(fèi)；變流裝置在安裝好后，只需要進(jìn)行參數(shù)設(shè)置就可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行，出現(xiàn)故障時(shí)維修也較為方便。

二、交流傳動(dòng)技術(shù)在動(dòng)車運(yùn)行過程中的控制策略

通常交流列車也分為兩種，其中應(yīng)用最多的應(yīng)該是單項(xiàng)工頻機(jī)車的控制系統(tǒng)，主要是采用交流-直流-交流的電流轉(zhuǎn)換模式，而這種方式又分為兩種控制方法，一種是網(wǎng)側(cè)變流器控制，另一種是電機(jī)側(cè)逆變器控制。

1.網(wǎng)側(cè)變流器控制。通常在動(dòng)車組傳動(dòng)系統(tǒng)中必不可少的部件就是網(wǎng)側(cè)變流器，這個(gè)變流器可以說是傳動(dòng)系統(tǒng)的核心，能夠?qū)㈦娔芡ㄟ^變流器進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對電流大小的掌控，主要是將交流電變?yōu)橹绷麟?。同時(shí)動(dòng)車組中所使用的變流器能夠減少電諧波的出現(xiàn)，這樣列車運(yùn)行時(shí)就更為穩(wěn)定。由于列車運(yùn)行時(shí)供電系統(tǒng)必須要提供穩(wěn)定的電能，所以網(wǎng)側(cè)變流器就體現(xiàn)出了其優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用到列車傳動(dòng)系統(tǒng)中，但是列車的型號(hào)也會(huì)有所不同，所以在選擇網(wǎng)側(cè)變流器時(shí)，也要根據(jù)列車的實(shí)際需求進(jìn)行合理選擇。

2.電機(jī)逆變器控制。電機(jī)逆變器也是列車傳動(dòng)裝置中的一部分，主要是將直流電變?yōu)?交流電，與變流器所發(fā)揮的作用是相反的，動(dòng)車在運(yùn)行時(shí)必須要有牽引裝置，這是就必須要將異步電動(dòng)機(jī)與逆變器結(jié)合使用，通過其特性為三相交流電機(jī)提供動(dòng)力，這樣才可以實(shí)現(xiàn)三相交流電機(jī)的傳動(dòng)。

三、交流電動(dòng)機(jī)的原理應(yīng)用

隨著時(shí)代的發(fā)展，交流電動(dòng)機(jī)廣泛應(yīng)用到社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域，影響著工業(yè)生產(chǎn)和日常生活，那么交流電動(dòng)機(jī)應(yīng)該分為兩大類，一類是同步電動(dòng)機(jī)，另一類是異步電動(dòng)機(jī)。同步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速改變主要是依靠電壓頻率的改變，在這個(gè)過程中主要是直流電壓在發(fā)揮作用，能夠通過晶閘管器件，對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)制換流。而且由于換流方式多種多樣，這樣就導(dǎo)致電壓逆變器種類的增多，電壓逆變器中的電力半導(dǎo)體器件始終是保持正向偏置，能夠通過對電路中的晶閘管進(jìn)行逆變，使晶閘管中的負(fù)載電流降低到零，這樣就可以達(dá)到強(qiáng)迫換流的目的。

而通常所說的異步電動(dòng)機(jī)，主要針對的是交流調(diào)速系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是交流傳動(dòng)控制系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，在動(dòng)車組牽引裝置中，可以通過控制方式產(chǎn)生三相交流電，然后提供給異步電動(dòng)機(jī)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)電流之間的轉(zhuǎn)化，也可以有效調(diào)節(jié)異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這也是目前我國動(dòng)車組技術(shù)中較為先進(jìn)的技術(shù)，我國正在加大對異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行原理的研究，相信在未來，異步電動(dòng)機(jī)將會(huì)發(fā)揮更大的作用。

四、結(jié)束語

綜上所述，當(dāng)前我國動(dòng)車組列車速度得到有效提高，而且穩(wěn)定性也較強(qiáng)，這都是由于交流傳動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對電流的變矩，使?fàn)恳b置的牽引功率加大，這樣就可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)車組列車的穩(wěn)定運(yùn)行。

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文章編號(hào)：1671-864X（2015）05-0048-01

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U266

作者簡介：楊厚金，男（1988-02-13）。民族：漢。籍貫：遼寧省蓋州市。當(dāng)前職務(wù)：業(yè)務(wù)指導(dǎo)。當(dāng)前職稱：助理工程師。學(xué)歷：本科。研究方向：動(dòng)車組技術(shù)類。