滕莉娜

（吉林鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，吉林 吉林 132002）

動(dòng)車組牽引變流器在整個(gè)牽引傳動(dòng)系統(tǒng)中起到了承前啟后的作用，單相交流25KV高壓電經(jīng)過(guò)牽引變壓器降壓后，輸入牽引變流器，在變流器內(nèi)整流逆變，最終輸出三相電壓頻率均可調(diào)的交流電牽引電機(jī)。在運(yùn)行過(guò)程中，為了保證輸?shù)娜嘟涣麟姺€(wěn)定可靠，避免高次諧波的影響，在變流器中還增加了中間直流環(huán)節(jié)以及冷卻模塊，保證了變流器運(yùn)行的安全可靠性。

1 牽引變流器結(jié)構(gòu)組成

牽引變流器主要有整流模塊、中間直流環(huán)節(jié)、逆變模塊、冷卻模塊組成。

（1）整流模塊。動(dòng)車組牽引變流器考慮到使用環(huán)境及參數(shù)多采用三電平式脈沖整流的方式。整流器件多采用IGBT模塊，每個(gè)IGBT模塊都反向并聯(lián)了一只續(xù)流二極管，這樣就是給反向電壓一個(gè)通路，保護(hù)管子不會(huì)被反向截止后的反向電壓擊穿。

（2）逆變模塊。動(dòng)車組牽引電機(jī)均采用三相交流異步電動(dòng)機(jī)，并且采用了變頻調(diào)速以便實(shí)現(xiàn)較寬的速度范圍，這就需要牽引變流器具備逆變模塊，在車輛處于牽引工況時(shí)，將得到的直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率均可調(diào)的三相交流電供電機(jī)使用：同時(shí)，在車輛處于制動(dòng)工況時(shí)，可以將電機(jī)的三相交流電進(jìn)行整流以便回饋電網(wǎng)。動(dòng)車組逆變模塊多采用電壓源型逆變模塊，并且由于三電平式結(jié)構(gòu)可以有效提高中間回路的直流電壓，減少輸出電壓的諧波分量，降低損耗，因此，動(dòng)車組牽引變流器多采用三電平式電壓源型逆變模塊。

（3）中間直流環(huán)節(jié)。中間直接環(huán)節(jié)的電壓直接影響變流器性能的好壞，因此在實(shí)際使用對(duì)其要求較高。中間直流環(huán)節(jié)可以實(shí)現(xiàn)交-直-交變流系統(tǒng)電壓的變換，并且為了保證中間電壓的穩(wěn)定性，中間電路增加了儲(chǔ)能電容，為牽引電機(jī)的基波無(wú)功功率和高次諧波提供通路。

（4）冷卻模塊。變流器內(nèi)部均采用IGBT模塊實(shí)現(xiàn)，因此要求變流器必須具備良好的冷卻模塊。冷卻模塊性能要求體積小、效率高、重量輕、易于維護(hù)檢修，并且不能污染環(huán)境。常用冷卻方式包括風(fēng)冷、沸騰冷卻、油浸冷卻、熱管冷卻。德國(guó)ICE采用了封騰冷卻，將器件浸泡在冷卻液中，上半部分為沸騰氣體，利用氣體沸騰將變壓器熱量吸收達(dá)到降溫目的。日本新干線采用了熱管冷卻的方式，利用水或水溶液作為冷卻介質(zhì)在熱管中循環(huán)，起到降溫的作用。

和諧號(hào)動(dòng)車組多采用熱管冷卻的方式，CRH5型車采用水和乙二醇的混合溶液作為冷卻介質(zhì)，而CRH380B型車則采用水和防凍劑的混合溶液。所需冷卻劑的數(shù)量大約為20升。

2 牽引變流器的原理

牽引變流器的輸入側(cè)與變壓器的輸出側(cè)相連，為了對(duì)整條線路進(jìn)行控制，發(fā)生故障時(shí)隔離相應(yīng)變流器，在兩者之間增加單極斷路器可以將變壓器次級(jí)繞組與牽引變流器分離。在變流器輸入側(cè)安裝了預(yù)充電單元（在接通期間）和兩個(gè)并聯(lián)4QC模塊給中間直流環(huán)節(jié)電壓回路供電。安裝預(yù)充電單元可以防止突然接通變壓器時(shí)，大電壓大電流對(duì)整流模塊的沖擊，起到保護(hù)的作用。中間直流環(huán)節(jié)包括電容器、諧波電路、接地故障模塊和保護(hù)模塊?？紤]到車輛在制動(dòng)時(shí)，可能有電流回饋電網(wǎng)，為避免多余電能對(duì)電網(wǎng)的沖擊，中間直流環(huán)節(jié)還與車頂?shù)闹苿?dòng)電阻相連，起保護(hù)作用。再經(jīng)脈沖逆變器將中間直流環(huán)節(jié)電壓能量傳遞至三相變頻脈沖電壓，給車下?tīng)恳姍C(jī)供電，最終實(shí)現(xiàn)動(dòng)力車輛的牽引。