?

動車組交流傳動技術分析及應用

楊厚金

（北京動車段，北京 大興 102611）

摘要：隨著科學技術的快速發(fā)展，鐵路系統也對列車技術進行了升級，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)省了更多時間。當前人們開始注重對列車功能的要求，將矛頭開始指向電機牽引功能，列車技術不斷升級，其中電磁技術和交流傳動技術是主要研究課題。接下來在本文中就針對交流傳動技術進行分析，講述交流傳動技術在動車組中的應用。

關鍵詞：動車組；電機牽引；交流傳動；技術應用

早在上世紀，科研人員就開始想辦法通過新的驅動系統代替?zhèn)鹘y的動力牽引和直流電牽引，最終研究出了交流電動機牽引，這是目前最為理想的列車驅動系統。而交流電動機可以分為兩類，一類是同步電動機，一類是異步電動機。最早的同步電動機必須要定子和轉子在同步轉速下才能運行，雖然機器運轉穩(wěn)定性較高，但是適用范圍較窄，是由法國人發(fā)明的。而異步電動機與同步電動機有著相似之處，異步電動機結構較為簡單，轉動條件也有所降低，所以代替了同步電動機，在工業(yè)生產和日常生活中得到了廣泛應用。

一、動車組交流傳動系統的構成

當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都是采用的交流傳動技術，這都是不可改變的。那么動車組交流傳動系統的結構包括哪些：

1.交流牽引電機。當前許多國家在高速列車驅動系統中都采用的是交流牽引電機，更為準確的應該是三相交流電機，這是異步電動機的一種，而且結構上較為簡單，能夠快速穩(wěn)定運行，牽引力較強，在出現問題時可以確保列車快速制動，這是同步電動機無法做到的。目前各國都在對交流電動機進行創(chuàng)新研發(fā)，希望在未來交流牽引電機能夠發(fā)揮更大作用。

2.變流裝置。交流電動機由于自身性能較好，在工業(yè)生產和日常生活中已經得到廣泛應用，而高鐵和動車組上采用三相交流電機作為牽引系統，但是想要實現三相交流電機的牽引能力，必須要具備較好的變流裝置，主要是為了最大程度的發(fā)揮三相交流電機的牽引效能。這種變流裝置結構較為復雜，而且自身運行所需功率較大，當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化為三相交流電，給三相交流電機提供能源。變流裝置具有許多優(yōu)點，三相交流電產生時不會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；同時變流裝置的承載能力較強，能夠快速適應外界環(huán)境，應對多種突發(fā)狀況，確保列車正常運行；對變流裝置進行操控時，必須要遵守一定要求，要達到操作標準后轉矩才會啟動；通常變流裝置的變頻幅度較大，最低點可以達到0.4HZ，而最高點可以達到200HZ，列車運行時可以根據運行情況進行變頻的調節(jié)，這樣就不會出現較大的起伏，對列車機械結構具有一定的保護作用；動車供電系統在供電時盡量要保持平穩(wěn)，不能出現較大波動，輸出功率參數最好保持在1左右；而且變流裝置在用材上比較節(jié)省，可以減少浪費；變流裝置在安裝好后，只需要進行參數設置就可以實現運行，出現故障時維修也較為方便。

二、交流傳動技術在動車運行過程中的控制策略

通常交流列車也分為兩種，其中應用最多的應該是單項工頻機車的控制系統，主要是采用交流-直流-交流的電流轉換模式，而這種方式又分為兩種控制方法，一種是網側變流器控制，另一種是電機側逆變器控制。

1.網側變流器控制。通常在動車組傳動系統中必不可少的部件就是網側變流器，這個變流器可以說是傳動系統的核心，能夠將電能通過變流器進行調節(jié)，實現對電流大小的掌控，主要是將交流電變?yōu)橹绷麟?。同時動車組中所使用的變流器能夠減少電諧波的出現，這樣列車運行時就更為穩(wěn)定。由于列車運行時供電系統必須要提供穩(wěn)定的電能，所以網側變流器就體現出了其優(yōu)勢，被廣泛應用到列車傳動系統中，但是列車的型號也會有所不同，所以在選擇網側變流器時，也要根據列車的實際需求進行合理選擇。

2.電機逆變器控制。電機逆變器也是列車傳動裝置中的一部分，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，動車在運行時必須要有牽引裝置，這是就必須要將異步電動機與逆變器結合使用，通過其特性為三相交流電機提供動力，這樣才可以實現三相交流電機的傳動。

三、交流電動機的原理應用

隨著時代的發(fā)展，交流電動機廣泛應用到社會各個領域，影響著工業(yè)生產和日常生活，那么交流電動機應該分為兩大類，一類是同步電動機，另一類是異步電動機。同步電動機的轉速改變主要是依靠電壓頻率的改變，在這個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，對電動機進行強制換流。而且由于換流方式多種多樣，這樣就導致電壓逆變器種類的增多，電壓逆變器中的電力半導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行逆變，使晶閘管中的負載電流降低到零，這樣就可以達到強迫換流的目的。

而通常所說的異步電動機，主要針對的是交流調速系統，這個系統是交流傳動控制系統中的一個重要組成部分，在動車組牽引裝置中，可以通過控制方式產生三相交流電，然后提供給異步電動機，這樣就可以實現電流之間的轉化，也可以有效調節(jié)異步電動機的轉速，這也是目前我國動車組技術中較為先進的技術，我國正在加大對異步電動機運行原理的研究，相信在未來，異步電動機將會發(fā)揮更大的作用。

四、結束語

綜上所述，當前我國動車組列車速度得到有效提高，而且穩(wěn)定性也較強，這都是由于交流傳動技術的應用，實現了對電流的變矩，使牽引裝置的牽引功率加大，這樣就可以實現動車組列車的穩(wěn)定運行。

參考文獻：

[1]高楓,趙紅衛(wèi),黃志平,王立文.高速動車組列車網絡控制系統自主化研制及應用[J]. 鐵路技術創(chuàng)新. 2015(02).

[2]劉立.淺談交流電力機車是機車發(fā)展的必然趨勢[J]. 科技創(chuàng)新導報. 2012(21).

[3]王小虎,龔忠鑫,唐紅連,蔡文明,劉旭.CRH5型動車組用空氣彈簧常見故障及分析[J]. 鐵道車輛. 2015(06).

[4]李紅,楊寧,金煒,程建華.高速動車組牽引變流器研制[J]. 鐵路技術創(chuàng)新. 2015(02).

文章編號：1671-864X（2015）05-0048-01

文獻標識碼：A

中圖分類號：U266

作者簡介：楊厚金，男（1988-02-13）。民族：漢。籍貫：遼寧省蓋州市。當前職務：業(yè)務指導。當前職稱：助理工程師。學歷：本科。研究方向：動車組技術類。