从GTO变流器到IGBT变流器看传动技术的发展(一)

铁道机车动车在完成其牵引和运输任务中,传动技术起着决定性的作用.无论是在发挥牵引力方面,还是在与电网的关系方面,电力电子学和交流传动控制技术赋予了传动新的特征.GTO技术为交流传动的发展作出了重要贡献.但最近期间IGBT技术有了长足的发展,其功率和电压应用范围得到了扩大,并逐步取代GTO.以德国BR423型城市高速铁路电动车组、BR185型电力机车以及瑞士联邦铁路Re484多流制机车的牵引变流器为例介绍了IGBT技术的优点和新的潜力.     

交流传动技术（GTO、IGBT）的发展

为了完成铁路牵引和运输任务,机车动车的传动技术起着决定性的作用。功率电子技术与交流传动相结合,不论是对提供牵引力方面,还是对电网的性能方面,都赋予传动技术以新的品质。文中综述了交流传动技术的各个发展阶段和GTO晶闸管技术为交流传动的成功做出的重大贡献;在此期间,IGBT技术发展到最大功率和电压范围,并将取代GTO技术;以德国DB铁路的423型城市快速轨道动车和185型电力机车及瑞士联邦铁路的Re484型多流制电力机车为例,阐述了IGBT技术的优点和新的发展潜力。     

交流传动牵引变流器的技术发展

阐述了交流传动牵引变流器的基本电路原理，结合国产DJ型电力机车、NJ1型内燃机车、DWA型地铁工程车等交流传动机车牵引变流器的主要技术参数，对交流传动牵引变流器的技术特点及其发展过程作了较为详细的叙述。     

IGBT牵引变流器的发展

简述了IGBT牵引变流器的发展沿革,比较了IGBT与GTO等元件的功率要求和工作特性,分析了IGBT牵引变流器的发展前景,介绍了IGBT牵引变流器的应用实例,得出了在各功率等级的牵引变流器中,IGBT将完全取代GTO晶闸管的结论.     

IGBT牵引变流器在近郊和干线机车动车上的使用

IGBT自80年代初开发以来,现已成为牵引中使用的主要电力半导体器件.其应用从最初复杂的变流器电路发展到今天近郊机车动车用的标准电路,并开始用于干线机车动车的大功率变流器中.今天的电路技术主要是用无需布线的IGBT二点式电路.除了有各种可能的冷却方式外,其他基本系统也不同.     

先进的交流电传动现状和展望

始于上世纪70年代初的交流电传动技术已经从晶闸管技术发展到GTO技术.交流电传动技术的不断成熟,使其真正成为所有新机车动车的标准.在最近几年中实现了IGBT取代GTO晶闸管的重要技术转型.作为最新进步,该技术转型现在还涵盖了大功率应用范围.德国铁路公司新型的BR189四电流制电力机车最早将该项革新技术应用于极限功率范围.新的交流传动调节方法SITRAC融合动力学、耐用性和具有自调节的最佳调制为一体,其运行可不用速度传感器.展望未来以及铁路工业试验室不断加强对超导变压器、静态能量储存、无传动齿轮箱的直接传动和燃料电池的前景的关注,这里不仅是考虑能源价格的日益增涨.预计在2010年前一些革新技术将用于铁路中.     

现代交流传动技术的水平及前景

交流传动技术的发展，与功率半导体器件及控制技术的发展密切相关。就器件的发展来说，已经历了普通晶闸管、GTO以及IGBT等阶段。目前，IGBT器件正向中大功率的应用方面发展。文中介绍了由西门子公司开发的新的交流传动控制策略——SITRAC。它集动态转矩控制、耐久性和优化的模块以及自调节功能于一体，并且可以不用速度传感器。文中还介绍了超导变压器、静止能量存储系统、无牵引齿轮装置的直接驱动系统和燃料电池等新技术及它们的应用，并讨论了它们的发展前景。     

TGA6型主辅一体化IGBT变流器

详细阐述了一种采用主辅一体化全新设计理念的大功率水冷IGBT变流器的系统原理、主电路、主要参数和总体结构,重点分析了该变流器的一体化集成设计、IGBT并联、水冷及保护等关键技术。通过系统联调试验表明,该变流器的技术性能能满足大功率电力机车交流传动牵引和辅助供电的要求。     

HXD3型交流传动电力机车试验

HXD3型电力机车是6轴大功率交流传动货运电力机车.机车额定功率为7200 kW,最高速度为120 km/h,电传动系统采用IGBT水冷变流机组.介绍了该机车的主要特点、主要技术参数、厂内试验和型式试验等.     

我国交流传动技术的新发展

国外工业技术发达的国家,于20世纪70年代初,将交流传动技术引入铁路机车,并于1979年开发出首台BR120型交流传动电力机车,在当年就投入运营。这些国家目前已不再生产交直流传动的机车。 交流传动技术已成为当今世界上牵引动力高新技术的标志。我国铁路科技工作者,对交流传动技     

与速度有关的高负荷轮轨接触的粘着力(一)

为确定与速度有关的轮轨间的粘着力,设计了一种包含了与温度、弹性模数以及屈服点有关的动力学模型.     

与速度有关的高负荷轮轨接触的粘着力(二)

3法向应力分布 如果弹性接触体,即车轮和钢轨相互滚压并加上负荷FN,那么接触范围区就会有应力分布.根据轮轨几何关系,这个接触区并不是在所有情况下都是椭圆形的,因此为测定法向应力分布,必须使用叠代法.     

直(脉)流牵引电动机的计算机辅助设计

以实际的电机电磁软件开发为例，从软件编程和牵引电机电磁设计两方面提出了计算机辅助设计在牵引电机电磁设计中的应用。     

直接驱动用开关磁阻式直线电机

提出了一种新型牵引电机－开关磁阻式直线电机（ＬＳＲＭ）对其结构特点，极数和相数选择及电磁牵引力的计算进行了论述；该种电机可望解决目前磁悬浮车用交流直线电机功率因数低，效率低的问题，具有广泛的应用前景。     

缆接ECP制动系统--性能要求(待续)(AAR S-4200标准)

为满足铁道部尽快实现大秦铁路年运量2亿t的目标及大秦线开行25t轴重、牵引总重2万t的重载货物列车运输的需要,本刊将全面介绍重载货物列车ECP的AAR标准,S-4200《缆接ECP制动系统——性能要求》、S-4210《缆接ECP制动系统电缆、连接器和接线盒——性能规范》、S-4220《缆接ECP制动系统直流电源供电——性能规范》和S-4230《缆接货物列车控制系统的列车内部通信规范》。