電力電子技術與鐵路機車牽引動力的發(fā)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(yè)帶來了全新的發(fā)展機遇，但是同時也需要面臨相當嚴峻的挑戰(zhàn)，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(yè)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(fā)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(fā)展需求，鐵路運輸行業(yè)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(fā)揮出電力電子技術的積極效用與實際價值。現(xiàn)階段，我國鐵路運輸行業(yè)正處于創(chuàng)新發(fā)展階段，主要的創(chuàng)新方向包括高速、穩(wěn)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(xiàn)。

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(nèi)容

基于信息化與網(wǎng)絡化的時代背景，鐵路運輸行業(yè)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(fā)揮出自身積極效用與技術優(yōu)勢，幫助鐵路運輸行業(yè)實現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)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(xiàn)電能交互與控制。

（二）電力電子技術的自身優(yōu)勢

較之傳統(tǒng)的電子技術，電力電子技術使用了性能更為先進且穩(wěn)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(xiàn)了電能交換與管控的優(yōu)化與改善，提升了鐵路運輸?shù)男省①|(zhì)量及其穩(wěn)定性。另一方面，除了組成部件的性能優(yōu)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(wěn)定性[1]。

（三）鐵路牽引動力的概念內(nèi)容

在當前的鐵路牽引動力當中，機車與動車是主體內(nèi)容，而鐵路機車牽引動力在現(xiàn)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(shù)鐵路牽引動力的過程會選擇機車牽引。隨著鐵路運輸行業(yè)對機車動力牽引模式的運用程度愈發(fā)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(yè)節(jié)省大量成本。

二、鐵路機車牽引技術在國內(nèi)的發(fā)展前景

與傳統(tǒng)的電子技術相比，電力電子技術自身的技術優(yōu)勢較為顯著，因此逐漸發(fā)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(yè)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(chuàng)新發(fā)展，也促進了鐵路機車牽引技術的現(xiàn)代化發(fā)展步伐，標志著我國鐵路運輸行業(yè)已經(jīng)邁向新的階段。

傳統(tǒng)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(yè)的發(fā)展舞臺，換言之，傳統(tǒng)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(chǎn)生大量的二氧化硫，致使周圍大氣環(huán)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(fā)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(xiàn)了機車設備運行過程的穩(wěn)定性與實效性。舉例來說，我國現(xiàn)階段已經(jīng)自主研發(fā)出韶山系列電力機車，在研發(fā)過程中深入應用了電力電子技術，體現(xiàn)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(yōu)勢與現(xiàn)代化特征，逐漸成為鐵路機車牽引動力自主研發(fā)與相關機車設備生產(chǎn)制造的技術主流，因此鐵路運輸行業(yè)在創(chuàng)新發(fā)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(fā)與設備生產(chǎn)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(xiàn)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(nèi)鐵路運輸行業(yè)對交流電控制牽引力模式的深入研究，逐漸發(fā)現(xiàn)了隱藏在傳統(tǒng)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(fā)與生產(chǎn)制造當中，以此滿足當前社會對鐵路運輸行業(yè)的實際需求。那么隨著四象限變流器在鐵路機車設備研發(fā)制造過程中的深入應用，很多地區(qū)均爭相效仿。

（二）有效利用交流傳動技術

現(xiàn)階段，國內(nèi)的鐵路機車牽引動力研發(fā)采用了交流傳動電力電子技術，逐步優(yōu)化自身供電電網(wǎng)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(wǎng)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(fā)揮再生制動技術的積極效用，以此實現(xiàn)對電網(wǎng)運行時所產(chǎn)生信息的及時反饋，提高電能質(zhì)量。

（三）有效利用電力電子技術

當前國內(nèi)的鐵路機車牽引動力研發(fā)出了有效利用了交流傳動電子技術之外，還充分發(fā)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(fā)過程中采用設置在鐵路機車上的位置轉(zhuǎn)換開關，可以實現(xiàn)在主電路上對牽引、制動的自動轉(zhuǎn)換，有效避免了由于人工操作而出現(xiàn)的失誤，提高了開關轉(zhuǎn)換的效率[3]。

四、結(jié)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(yè)的創(chuàng)新發(fā)展受到一定的積極影響。隨著電力電子技術的成功研發(fā)，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(fā)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(yè)的創(chuàng)新發(fā)展指明了發(fā)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(xiàn)狀及發(fā)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(tǒng)中的應用及前景[J]. 農(nóng)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(tǒng)中的應用與發(fā)展[J]. 內(nèi)燃機與配件，2019（22）：238-239.