電力電子技術與鐵路機車牽引動力的發展

顧雪來

摘 要：在鐵路系統機車設備的發展中，電力電子技術對提升機車設備的牽引力實際性能等方面有著關鍵性的作用。應關注機車設備發展的實際需要，不斷在機車設備發展過程中融入新技術，實現鐵路機車牽引動力的進一步優化。基于此本文對電力電子技術與鐵路機車牽引動力的發展進行分析。

關鍵詞：電力電子；鐵道系統；牽引動力

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.19.098

一直以來鐵路系統都因其運輸速度快、穩定性高、整體成本偏低等特點而廣受歡迎，并且在市場經濟的引導下不斷有新型技術融入到了機車設備生產研發當中，使機車設備的結構以及性能不斷的得到優化、增強。這在滿足了當前社會各種需求的同時也顯現了巨大的發展潛力，尤其是電力電子技術被運用到了鐵路系統機車設備之后，讓機車設備的發展愈發快速。

1 電力電子技術的分析

1.1 電力電子技術的涵義

電力機車在實際的使用中存在較多的難點，尤其是在電能的有效控制方面的難度較大。在對電力機車不斷優化改良的過程中，優化對機車設備電能的控制效果也是當前機車研發制造領域的關鍵性研究課題。電子電力技術是一種有別于傳統的電子技術，它是一門新興的應用于電力領域的技術，電力電子技術通過效利用電子器件，例如：GTO、如晶閘管等，對電能進行有效控制和調節。并且利用該技術可以輕松將電力功率調高或者降低，有使用方便、快捷等特點。電子電力技術與信息電子技術有很大的區別，它主要運用于電力的變化和使用。電力電子技術目前已經成為了一項重要的電力交換技術，伴隨著我國的快速發展，互聯網時代的到來，電力電子技術也在逐步提升，該技術不但可以有效控制機車牽引系統中的各種設備，還能夠對傳動速度的快慢進行調節。目前該技術也逐漸成為了自動化專業和電氣工程中一門非常重要的課程，在專業人才培養中占著非常重要的位置，被越來越多人重視。

1.2 電力電子技術的優勢

在機車設備的發展階段中，電力電子技術的出現以及使用發揮了關鍵性的作用，這項技術也成為影響機車實際性能的關鍵性技術，對于提升機車設備性能有著巨大的優勢。第一，在不斷對交流電機設備進行優化改良之后，在保證電機設備性能的同時也使電機設備的體積不斷縮小因為機車設備上的空間有限，縮小了電機設備的體積也就給機車設備留下了更多的使用空間。現代機車設備電機在優化的階段中整體朝向體積不斷減小、設備性能不斷增強、設備整體質量逐漸提升的方向發展，使鐵路系統的運行速度得到保證。而且電力電子技術所帶來的影響遠不止于此，這項技術還能改變列車運行鐵軌之間的作用力，這種保證措施對于當今不斷提速的火車系統來講顯得尤為重要，既達到了保證列車運行速率的目標，也滿足了保證列車運行安全穩定的要求。第二、對于以往的機車還存在著不穩定的特性，合理的利用電力電子技術能夠對機車的中樞系統進行控制，從而保障機車行駛的穩定性，在一定程度上也減少了事故的發生幾率；第三、電力電子技術加大了異步交流電動機的使用率，從而使得牽引的性能不斷升高，促進機車的正常運行；第四、對于電力電子技術的使用，還可以進一步提高機車運行的可靠性能，該技術的使用能夠對電動機無換向器進行有效控制，消除轉向器和電刷之間的磨損。

2 鐵路系統機車設備發展分析

機車設備的發展也正是機械設備的發展歷史，從最初的簡單機械不斷的優化發展為現代高性能的機械設備。在機車設備發展的最初時期，機車設備為蒸汽類型的機械設備。蒸汽類型機車的出現是鐵路系統發展的萌芽，將人類社會帶入了新的發展時期。但這種蒸汽類型的機車設備也存在著動力不足、操作繁瑣等問題。在機車設備制造技術不斷吸納各種新型技術之后，出現了電力類型的機車設備，從而使機車設備的性能發生了改變。使機車設備的操控更加高效、牽引力更加的強大。早期的電力類型機車設備主要使用直流電作為機車設各的供給能源。在科技變革的推動下，機車設備也再次得到了優化，出現了晶閘管整流器類型的機車設備，這也標志著人類在利用電能以及電子設備的道路上又向前邁進了一步，這種電子類型的機車除了繼承之前機車設備良好性能之外，還在電能的利用上取得了突破，在機車設備運行中使用了50Hz以及60Hz的電能技術。而電力類型機車的優化升級時至今日仍在繼續，出現了更高效的機車設備，推動了機車設備的發展。

3 鐵路機車在電力電子技術應用中的分析

這些年伴隨著各項科學技術的不斷革新與進步，電力電子技術也有了很大的發展，在傳統模式上是通過交流來對牽引力進行控制，但是這顯然滿足不了實際的運行需求。如今更多的創新技術被引入到了鐵路機車牽引力的研究中，多頻率的交流電牽引驅動已經逐漸在全國各地推廣開來，已經被越來越多的人重視和接受。這項目現代化技術具有以下幾個優點：（1）加大交流傳動電力電子技術的使用可以很好的利用四象限變流器，不但能夠降低機車在電網中電流諧波的分量，還能夠提高電力系統的供電質量，以避免在傳輸的過程中出現的信號干擾。（2）加大該技術的使用力度，可以通過再生制動的方式不間斷地向電網進行電能的反饋，該技術的使用改變了供電電網的功率，同時也降低了電網的損耗，對于電網的電能質量有了很大的提升。從而也起到了節約電能的目的。（3）在鐵路機車中合理利用交流傳動電力電子技術，能夠使得鐵路機車的制動和牽引之間的關系更加的和諧，并且可以在主電路是逐步實施轉換和調整，不但提高了安全的效率還縮短了人工操作的時間。

4 結束語

由于鐵路系統在運輸方面擁有著運輸速率快、穩定性能良好、運輸成本低廉的特點，無論在客運還是在貨運領域都有突出的作用。在未來的社會中也將會發揮出更大的優勢。而機車作為整組列車的牽引裝置，也是決定列車設備運行效率的關鍵，要能在充分使用現代電力電子技術的同時不斷對電子技術進行優化，保證設備的運行效率。

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