我国铁路机车/动车组牵引技术现状及展望

介绍了我国铁路机车、动车组牵引技术现状,分析了目前成熟运用的牵引系统技术特点,受限于IGBT器件和异步电机固有特点,传统牵引系统在轻量化及节能性能上提升空间不大。文中展望了碳化硅器件、永磁电机、电力电子变压器、无速度传感器控制等牵引前沿技术在轨道交通的运用,并对其优点、运用现状、技术实现难点进行了总结,为牵引技术发展方向提供参考。     

轨道电力牵引中高效友好的电能利用

针对轨道电力牵引的驱动系统、直流牵引供电系统及交流牵引供电系统等轨道交通能量传输和变换的几个重要环节,介绍了最新的节能发展趋势和提升能量利用率的技术措施,为提升整体轨道电力牵引交通领域电能利用率提供了思路。     

牵引电力电子变压器系统关键技术研究

随着半导体及磁性材料技术的发展,电力电子变压器近年来成为研究热点,相较于传统工频变压器,它具有功率密度高、效率高、高压侧电能全控、保护更加迅速等优点,是“双碳”背景下电能变换的重要技术发展方向。在牵引领域,国外较早开展牵引电力电子变压器的研究,但主要针对15 kV/16.7 Hz牵引网制式。在国内牵引网制式为25 kV/50 Hz的条件下,电力电子变压器的应用面临紧凑空间要求与更高工作电压的矛盾,导致高压主电路拓扑选型、绝缘系统小型化、冷却系统绝缘安全等一系列难题。目前世界上暂无25 kV/50 Hz牵引电力电子变压器研制情况的报道。文章针对适用于我国牵引网制式的牵引电力电子变压器系统,开展了主电路拓扑及控制、高压绝缘设计、冷却设计等关键技术的研究,分析并采用了基于3 300 V硅基半导体器件的中性点箝位(Neutral point clamped, NPC)三电平高压高频DC-DC隔离型主电路及双边同步调制策略,实现牵引制动能量迅速切换;提出基于复合材料的绝缘系统设计方法,实现了主回路对地的高绝缘耐压;提出泵驱相变蒸发冷却关键技术,实现了变压器和变流器一体化冷却,并完成了电力电子变压...     

铁路电力、牵引供电相关标准及文件优化建议

为进一步优化铁路电力、牵引供电工程设计,梳理现行铁路电力、电力牵引供电工程主要采用的设计标准及文件,主要包括《铁路电力设计规范》(TB10008—2015)、《铁路电力牵引供电设计规范》(TB10009—2016)、《高速铁路设计规范》(TB10621—2014)、《铁路技术管理规程》(TG/01—2014)等,结合工程实践及调研情况,本着保证工程质量安全、提高技术性和经济性的原则,对其中有关条文给出优化合理建议。     

电力电子技术发展与电气牵引创新

介绍了电力电子与电力牵引的发展历程,分析了电力电子与电气牵引协同发展的内在联系,指出电力电子的发展推动了电气牵引技术的创新与进步,同时电气牵引的更高应用要求也推动了电力电子技术的发展。具体阐述了IGBT以及基于碳化硅(SiC)材料的新一代功率器件的发展及应用。     

致读者

新年伊始,《变流技术与电力牵引》以新的姿态与广大读者见面了.本刊由株洲变流技术国家工程研究中心/株洲电力机车研究所主办、新增清华大学电力电子研究中心和浙江大学电力电子应用技术国家工程研究中心协办,凝聚智慧,激扬文字,为电力电子和变流技术的发展、进步共同构建包容、深厚、自由、清新的创新论坛和交流平台.     

现代轨道牵引传动及控制技术研究与发展

轨道牵引传动及控制技术已经成为衡量一个国家铁路技术水平的最重要标志之一。从车载交流牵引传动系统的应用特点出发,描述了大功率牵引传动系统在实际工程应用中面临的诸多技术难题,介绍了在全系列电力电子器件及应用技术、大功率牵引传动变流装置及其控制系统、列车网络控制系统等关键部件的核心技术成果,分析了牵引传动及控制技术的未来发展,展望了利用轨道牵引传动及控制核心技术向光伏发电、直流输电、电动汽车、冶金轧机、舰船推进、油气输送等领域的应用前景。     

论电力牵引轨道交通技术发展

交通是社会经济运行的动脉，从电力牵引轨道交通的技术优势出发，棕述国外电力牵引轨道交通的发展趋势和国内电力牵引轨道交通发展历程，提出了我国发展电力牵引轨道交通的技术展望。     

交流传动电力索引发展的基础性技术

从基础性技术在交流传动电力牵引中的重要性出发，明确了基础性技术的概念，重点阐述了交流传动电力牵引的基础性技术的属性、发展和应用，希望通过“十年转换”工程，达到我国交流传动电力牵引装备的商品化和产业化目标。     

征稿简则

<正>《电力机车与城轨车辆》是中国南车集团主管的一家面向国内外公开发行的全国性科学技术期刊。其主办单位中国南车集团株洲电力机车厂是中国最大的轨道电力牵引技术装备研究制造基地。该刊物面向全国轨道电力牵引技术装备研究开发、制造、运用检修单位及相关科研院所、高校,是国家轨道电力牵引技术领域的权威核心     

轨道交通牵引电气设备与系统标准体系分析

在介绍国内外牵引电气设备与系统领域标准化组织及相关标准化情况的基础上,详细介绍了我国由通用标准、子类通用标准、产品或设备专用标准构成的3层框架结构的牵引电气设备与系统标准体系架构。分析通用标准及机车车辆、车载变流器、车载控制系统及设备(含通信、信号和处理系统)、车载信息化系统、车载电机及变压器、车载电器、牵引供电系统等7大类标准的情况,提出完善标准体系的措施、建议。     

下一代地铁列车节能型牵引及辅助变流系统

牵引和辅助变流器系统作为地铁列车牵引传动以及车载负载供电的核心设备之一,直接决定地铁列车的性能、效率以及运行的可靠性。介绍我国下一代地铁列车的节能型牵引及辅助变流器系统。针对牵引变流器系统,介绍其基本功能,并就永磁同步电机在地铁列车上的应用和自牵引系统设计的实现展开研究;针对辅助变流器系统,介绍其拓扑结构和基本功能,针对新型的高频辅助逆变器的结构和功能展开讨论。通过牵引和辅助系统的综合优化设计,实现地铁列车的高性能、高效率以及可靠运行。     

高速列车牵引控制系统兼容性技术研究

针对德国西门子牵引系统和日本日立牵引系统的技术特点,提出了以欧系牵引变压器和牵引电机以及日系牵引变流器为基础进行牵引系统性能匹配的兼容性设计方案,并完成了牵引设备的设计、制造和地面联调试验．成功地实现了源自不同技术体系的高速列车牵引控制系统的兼容。     

基于三相-单相变换器的牵引供电系统及并网控制

为了解决过分相给牵引供电系统带来的问题,研究了三电平三相-单相二极管箝位变换器,把三电平三相-单相变换器用作牵引变电所核心设备,搭建了基于此变换器的贯通式牵引供电系统。分析了三相变换器数学模型,设计了变换器控制系统,研究了单相变换器在贯通式牵引供电系统中的并网控制。利用Matlab／Simulink建立了三变电所贯通式牵引供电系统,仿真验证了该系统架构以及三相-单相变换器的控制性能和并网性能,证明了该系统的可行性。     

基于双向变流装置的城市轨道牵引供电系统潮流计算

基于双向变流装置输出外特性,分析电压调整率与下垂率的关系;以电压源换流器模型为基础,建立考虑下垂输出外特性的双向变流装置计算模型;采用交直流一体迭代潮流算法,进行含双向变流装置的城市轨道牵引供电系统潮流计算。以某地铁工程为例,列车采用6B编组,最高时速为80km·h^-1,研究双向变流装置下垂率和空载电压对峰值功率、牵引网网压和钢轨电位的影响。结果表明:随着输出外特性中下垂率的增长,双向变流装置峰值功率需求降低,但牵引网网压波动加剧,钢轨电位提高;当空载电压在1 500~1 650V范围内、下垂率为0.055~0.06时,全线牵引降压混合所整流工况的峰值功率最大在7 146~7 320kW之间。在实际工程中,应选取适当的下垂率和电压调整率,允许部分功率跨区间传输,以降低双向变流装置的安装容量,同时兼顾牵引网网压和钢轨电位的控制需求。     

CRH1A动车组牵引系统参数计算与分析

介绍了CRH1A动车组牵引系统的基本结构,根据整车性能的基本指标对牵引系统的参数匹配进行分析和计算;通过对整车进行牵引计算确定牵引电机的轮周牵引功率,进而对牵引变流器、牵引变压器、网侧变流器的参数进行计算。验证了CRH1A型动车组牵引系统满足总体技术指标。     

高原电力机车IGBT主变流器

介绍了应用于高原环境下的电力机车IGBT主变流器的主要技术参数、主电路及其变流器模块特点,并叙述了主变流器高原环境适应性相关设计,如内置加热器的工作原理等.型式试验数据表明,该变流器相关技术参数能够满足高原电力机车应用要求.     

CRH6A-A型短编城际动车组牵引变流器设计

短编(通常为4辆)城际动车组相较于标准8辆动车组动车数较少,牵引变流器故障损失动力时会对车辆运营造成更严重的影响。首先介绍一种采用主辅充一体化设计理念的大功率水冷牵引变流器,包括其主电路设计、工作原理和总体结构。然后对可单重运行四象限整流器、冷却系统等重点技术进行分析。试验与实际运营表明,该牵引变流器的技术性能能够满足大功率短编城际动车组的应用要求。     

地铁A型车牵引变流器研制

介绍了依托"十一五"国家科技支撑项目研制的地铁A型车牵引变流器的电路结构、主要技术参数、牵引/电制动特性、牵引电机控制策略、防滑/防空转特性、电机侧低次谐波抑制性能、在线监控与故障诊断软件等。该系统完全自主研发,可替代国外进口系统。     

高速磁悬浮双端并联供电模式下环流特性研究

为适应高速磁悬浮列车在高速运行状况下需要较大牵引功率,同时减小线路损耗、提高可靠性,通常采用牵引变流器双端并联供电模式为磁悬浮列车提供牵引动力。基于仿真分析,通过建立双端供电模式下高速磁悬浮列车牵引供电模型,研究双端供电电缆环流形成机理,分析不同牵引变流器输出电流幅值、频率、相位及不同线路参数下双端供电环流特性。结果表明:变流器双端并联供电模式下馈线电缆环流主要由变流器输出相位错相及馈线电缆参数变化引起,环流大小与线路电感值成反比,当馈线电缆较短时,可通过在牵引变流器输出侧串联输出电抗器,减少馈线电缆环流。以上结论可为高速磁悬浮双端供电模式下环流抑制提供理论基础。