電力電子技術與鐵路機車牽引動力的發展

王志鵬 尹翔宇 楊東升

摘要：新時代的到來為我國鐵路運輸行業帶來了全新的發展機遇，但是同時也需要面臨相當嚴峻的挑戰，其中鐵路機車牽引動力對電力技術的有效應用成為社會各界及該行業所廣泛關注的熱議話題。基于此，鐵路運輸應當開展針對性較強的研究工作，深入探索電力電子技術在鐵路機車牽引動力中的使用途徑，并探討如何在運用過程中充分發揮效用。

關鍵詞：電力電子技術;鐵路機車;牽引動力

引言：為了滿足當前社會的實際發展需求，鐵路運輸行業必須努力探究電力電子技術在鐵路機車牽引動力中的有效應用途徑，以此充分發揮出電力電子技術的積極效用與實際價值。現階段，我國鐵路運輸行業正處于創新發展階段，主要的創新方向包括高速、穩定、成本低等等，尤其是電力電子技術在鐵路機車牽引動力中的實際應用與價值體現。

一、簡述電力電子技術以及鐵路牽引動力

（一）電力電子技術的概念內容

基于信息化與網絡化的時代背景，鐵路運輸行業無法滿足當前社會對運輸效率的實際需求，故而電力電子技術被運用至鐵路機車牽引動力當中，并發揮出自身積極效用與技術優勢，幫助鐵路運輸行業實現創新發展目標。電力電子技術作為一門新興電子技術，主要原因是通過諸如晶閘管、GTO以及IGBT等電子器件實現電能交互與控制。

（二）電力電子技術的自身優勢

較之傳統的電子技術，電力電子技術使用了性能更為先進且穩定的電子器件，例如晶閘管、GTO以及IGBT等等，通過以上電子器件，真正意義上實現了電能交換與管控的優化與改善，提升了鐵路運輸的效率、質量及其穩定性。另一方面，除了組成部件的性能優化之外，電力電子技術還可改進當前鐵路機車的交流電機，有效提升直流電與交流電的穩定性[1]。

（三）鐵路牽引動力的概念內容

在當前的鐵路牽引動力當中，機車與動車是主體內容，而鐵路機車牽引動力在現實生活中最為常見，由于動車牽引的投入成本相對較高，且性能功率等方面與機車的差異并不明顯，因此多數鐵路牽引動力的過程會選擇機車牽引。隨著鐵路運輸行業對機車動力牽引模式的運用程度愈發深入，因此逐漸成為鐵力動力牽引的主流形勢，幫助鐵路運輸業節省大量成本。

二、鐵路機車牽引技術在國內的發展前景

與傳統的電子技術相比，電力電子技術自身的技術優勢較為顯著，因此逐漸發展成為鐵路機車牽引動力的主流趨勢，其性能也逐漸被社會各界所認可，滿足了當前社會對鐵路運輸行業的實際需求。可以說，對電力電子技術的應用切實推動了鐵路機車設備的創新發展，也促進了鐵路機車牽引技術的現代化發展步伐，標志著我國鐵路運輸行業已經邁向新的階段。

傳統的鐵路機車設備以蒸汽機車為首，但是由于蒸汽機車的動力較弱、操作繁瑣等原因，因此蒸汽機車逐漸淡出了鐵路運輸行業的發展舞臺，換言之，傳統的蒸汽機車無法滿足當前社會的實際需求，且蒸汽機車的正常運作需要消耗大量的煤炭能源，在燃燒過程中還會產生大量的二氧化硫，致使周圍大氣環境受到嚴重的破壞與污染[2]。

近些年來，晶閘管整流器類型的機車設備層出不窮，不斷推動鐵路機車電子化的發展。晶閘管整流器類型的機車設備擁有電力類型設備的良好性能，同時也可高效控制直流電與交流電，實現了機車設備運行過程的穩定性與實效性。舉例來說，我國現階段已經自主研發出韶山系列電力機車，在研發過程中深入應用了電力電子技術，體現出該技術的先進性。

由于電力電子技術自身相對較強的技術優勢與現代化特征，逐漸成為鐵路機車牽引動力自主研發與相關機車設備生產制造的技術主流，因此鐵路運輸行業在創新發展的過程中應給予高度的重視與充分的關注。不僅是在技術研發與設備生產方面，而且在動力牽引方面也需要進行合理的設計與實踐，確保在實際動力牽引的過程中避免出現技術性誤差。

三、電力電子技術在鐵路機車牽引動力方面的應用

（一）有效利用四象限變流器

通過國內鐵路運輸行業對交流電控制牽引力模式的深入研究，逐漸發現了隱藏在傳統交流電控制牽引力模式下的缺陷與問題。基于此，技術人員將四象限變流器運用到了鐵路機車設備的自主研發與生產制造當中，以此滿足當前社會對鐵路運輸行業的實際需求。那么隨著四象限變流器在鐵路機車設備研發制造過程中的深入應用，很多地區均爭相效仿。

（二）有效利用交流傳動技術

現階段，國內的鐵路機車牽引動力研發采用了交流傳動電力電子技術，逐步優化自身供電電網的電工效率，將其提升至接近于1功率，且通過交流傳動電力電子技術切實降低了電網運行時所需消耗的電力能源。另一方面，交流傳動電力電子技術可以發揮再生制動技術的積極效用，以此實現對電網運行時所產生信息的及時反饋，提高電能質量。

（三）有效利用電力電子技術

當前國內的鐵路機車牽引動力研發出了有效利用了交流傳動電子技術之外，還充分發揮了電力電子技術的實際效用，凸顯電力電子技術在鐵路機車牽引動力中的使用價值。舉例來說，技術人員在研發過程中采用設置在鐵路機車上的位置轉換開關，可以實現在主電路上對牽引、制動的自動轉換，有效避免了由于人工操作而出現的失誤，提高了開關轉換的效率[3]。

四、結語

綜上所述，我國近些年來致力于科研水平的提升，因此鐵路運輸行業的創新發展受到一定的積極影響。隨著電力電子技術的成功研發，各種類型的機車設備更是層出不窮，并有效應用到實際的鐵路機車牽引過程當中，充分發揮機車設備的實際效用。電力電子技術在鐵路機車動力牽引中的深入應用，為鐵路運輸行業的創新發展指明了發展方向。

參考文獻：

[1]趙爭鳴，施博辰，朱義誠. 對電力電子學的再認識——歷史、現狀及發展[J]. 電工技術學報，2017，32（12）：5-15.

[2]曹海彬，徐波，樊志偉，趙樹勇. 電力電子技術在電力系統中的應用及前景[J]. 農家參謀，2019（09）：236.

[3]譚香玲，張驍，陳清化，顏毅斌. 電力電子技術在電力機車牽引電傳動系統中的應用與發展[J]. 內燃機與配件，2019（22）：238-239.