电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展

王志鹏 尹翔宇 杨东升

摘要：新时代的到来为我国铁路运输行业带来了全新的发展机遇，但是同时也需要面临相当严峻的挑战，其中铁路机车牵引动力对电力技术的有效应用成为社会各界及该行业所广泛关注的热议话题。基于此，铁路运输应当开展针对性较强的研究工作，深入探索电力电子技术在铁路机车牵引动力中的使用途径，并探讨如何在运用过程中充分发挥效用。

关键词：电力电子技术;铁路机车;牵引动力

引言：为了满足当前社会的实际发展需求，铁路运输行业必须努力探究电力电子技术在铁路机车牵引动力中的有效应用途径，以此充分发挥出电力电子技术的积极效用与实际价值。现阶段，我国铁路运输行业正处于创新发展阶段，主要的创新方向包括高速、稳定、成本低等等，尤其是电力电子技术在铁路机车牵引动力中的实际应用与价值体现。

一、简述电力电子技术以及铁路牵引动力

（一）电力电子技术的概念内容

基于信息化与网络化的时代背景，铁路运输行业无法满足当前社会对运输效率的实际需求，故而电力电子技术被运用至铁路机车牵引动力当中，并发挥出自身积极效用与技术优势，帮助铁路运输行业实现创新发展目标。电力电子技术作为一门新兴电子技术，主要原因是通过诸如晶闸管、GTO以及IGBT等电子器件实现电能交互与控制。

（二）电力电子技术的自身优势

较之传统的电子技术，电力电子技术使用了性能更为先进且稳定的电子器件，例如晶闸管、GTO以及IGBT等等，通过以上电子器件，真正意义上实现了电能交换与管控的优化与改善，提升了铁路运输的效率、质量及其稳定性。另一方面，除了组成部件的性能优化之外，电力电子技术还可改进当前铁路机车的交流电机，有效提升直流电与交流电的稳定性[1]。

（三）铁路牵引动力的概念内容

在当前的铁路牵引动力当中，机车与动车是主体内容，而铁路机车牵引动力在现实生活中最为常见，由于动车牵引的投入成本相对较高，且性能功率等方面与机车的差异并不明显，因此多数铁路牵引动力的过程会选择机车牵引。随着铁路运输行业对机车动力牵引模式的运用程度愈发深入，因此逐渐成为铁力动力牵引的主流形势，帮助铁路运输业节省大量成本。

二、铁路机车牵引技术在国内的发展前景

与传统的电子技术相比，电力电子技术自身的技术优势较为显著，因此逐渐发展成为铁路机车牵引动力的主流趋势，其性能也逐渐被社会各界所认可，滿足了当前社会对铁路运输行业的实际需求。可以说，对电力电子技术的应用切实推动了铁路机车设备的创新发展，也促进了铁路机车牵引技术的现代化发展步伐，标志着我国铁路运输行业已经迈向新的阶段。

传统的铁路机车设备以蒸汽机车为首，但是由于蒸汽机车的动力较弱、操作繁琐等原因，因此蒸汽机车逐渐淡出了铁路运输行业的发展舞台，换言之，传统的蒸汽机车无法满足当前社会的实际需求，且蒸汽机车的正常运作需要消耗大量的煤炭能源，在燃烧过程中还会产生大量的二氧化硫，致使周围大气环境受到严重的破坏与污染[2]。

近些年来，晶闸管整流器类型的机车设备层出不穷，不断推动铁路机车电子化的发展。晶闸管整流器类型的机车设备拥有电力类型设备的良好性能，同时也可高效控制直流电与交流电，实现了机车设备运行过程的稳定性与实效性。举例来说，我国现阶段已经自主研发出韶山系列电力机车，在研发过程中深入应用了电力电子技术，体现出该技术的先进性。

由于电力电子技术自身相对较强的技术优势与现代化特征，逐渐成为铁路机车牵引动力自主研发与相关机车设备生产制造的技术主流，因此铁路运输行业在创新发展的过程中应给予高度的重视与充分的关注。不仅是在技术研发与设备生产方面，而且在动力牵引方面也需要进行合理的设计与实践，确保在实际动力牵引的过程中避免出现技术性误差。

三、电力电子技术在铁路机车牵引动力方面的应用

（一）有效利用四象限变流器

通过国内铁路运输行业对交流电控制牵引力模式的深入研究，逐渐发现了隐藏在传统交流电控制牵引力模式下的缺陷与问题。基于此，技术人员将四象限变流器运用到了铁路机车设备的自主研发与生产制造当中，以此满足当前社会对铁路运输行业的实际需求。那么随着四象限变流器在铁路机车设备研发制造过程中的深入应用，很多地区均争相效仿。

（二）有效利用交流传动技术

现阶段，国内的铁路机车牵引动力研发采用了交流传动电力电子技术，逐步优化自身供电电网的电工效率，将其提升至接近于1功率，且通过交流传动电力电子技术切实降低了电网运行时所需消耗的电力能源。另一方面，交流传动电力电子技术可以发挥再生制动技术的积极效用，以此实现对电网运行时所产生信息的及时反馈，提高电能质量。

（三）有效利用电力电子技术

当前国内的铁路机车牵引动力研发出了有效利用了交流传动电子技术之外，还充分发挥了电力电子技术的实际效用，凸显电力电子技术在铁路机车牵引动力中的使用价值。举例来说，技术人员在研发过程中采用设置在铁路机车上的位置转换开关，可以实现在主电路上对牵引、制动的自动转换，有效避免了由于人工操作而出现的失误，提高了开关转换的效率[3]。

四、结语

综上所述，我国近些年来致力于科研水平的提升，因此铁路运输行业的创新发展受到一定的积极影响。随着电力电子技术的成功研发，各种类型的机车设备更是层出不穷，并有效应用到实际的铁路机车牵引过程当中，充分发挥机车设备的实际效用。电力电子技术在铁路机车动力牵引中的深入应用，为铁路运输行业的创新发展指明了发展方向。

参考文献：

[1]赵争鸣，施博辰，朱义诚. 对电力电子学的再认识——历史、现状及发展[J]. 电工技术学报，2017，32（12）：5-15.

[2]曹海彬，徐波，樊志伟，赵树勇. 电力电子技术在电力系统中的应用及前景[J]. 农家参谋，2019（09）：236.

[3]谭香玲，张骁，陈清化，颜毅斌. 电力电子技术在电力机车牵引电传动系统中的应用与发展[J]. 内燃机与配件，2019（22）：238-239.