電力電子技術(shù)與鐵路機(jī)車牽引動(dòng)力的發(fā)展分析

張風(fēng)光

河北軌道運(yùn)輸職業(yè)技術(shù)學(xué)院 河北 石家莊 052165

前言：事實(shí)上,隨著我國(guó)進(jìn)入21世紀(jì)信息科技化時(shí)代之后,鐵路系統(tǒng)各方面都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。目前我國(guó)的鐵路機(jī)車不僅具備快速的運(yùn)輸效率,而且在成本控制等方面也有一定程度的建樹。特別是在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制之下,引入了更加先進(jìn)的電力電子技術(shù)作為鐵路機(jī)車牽引動(dòng)力的輔助,使其性能與穩(wěn)定性都在不斷的增強(qiáng)。下文,首先將概述關(guān)于電力電子技術(shù)以及鐵路機(jī)車的發(fā)展史,進(jìn)而分析鐵路機(jī)車中的電力電子技術(shù)。

一、電力電子技術(shù)的簡(jiǎn)要概述

(一)關(guān)于電力電子技術(shù)的內(nèi)涵。在現(xiàn)實(shí)中,電力機(jī)車的應(yīng)用其實(shí)存在很多難題,特別是關(guān)于鐵路機(jī)車的電能控制方面非常難以把握。隨著鐵路建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展,如何將鐵路機(jī)車設(shè)備的電能進(jìn)行極致的優(yōu)化,是業(yè)內(nèi)技術(shù)人員都在思考的重點(diǎn)課題。那么,何謂電力電子技術(shù)?其實(shí)這種技術(shù)是一種不同于傳統(tǒng)電子技術(shù)之外的新興科技,這種技術(shù)可以廣泛的應(yīng)用到電力領(lǐng)域之中,它可以通過(guò)諸如晶閘管、GTO 等電子元器件來(lái)對(duì)電能進(jìn)行精準(zhǔn)的調(diào)節(jié)與控制,促使機(jī)電設(shè)備的性能更加優(yōu)越,而且使用起來(lái)亦非?？焖俜奖?。與信息電子技術(shù)不同的是,電力電子技術(shù)的主要應(yīng)用價(jià)值是對(duì)于電力的使用與變化。作為當(dāng)前十分重要的電力交互技術(shù)手段,它正隨著信息科技化時(shí)代的到來(lái)而愈發(fā)進(jìn)步。經(jīng)過(guò)無(wú)數(shù)的應(yīng)用實(shí)踐,早已證明這種技術(shù)手段可以將鐵路機(jī)車牽引系統(tǒng)中的各類設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化,進(jìn)行速度的靈活調(diào)節(jié)。

(二)電力電子技術(shù)的重要作用。毫不夸張的說(shuō),電力電子技術(shù)對(duì)于機(jī)車設(shè)備的推動(dòng)作用是非常巨大的,它所起到的重要作用有很多,大致可以從如下幾個(gè)方面進(jìn)行概述：其一,在交流電機(jī)設(shè)備不斷改良的背景下,電力電子技術(shù)的出現(xiàn)不僅縮小了機(jī)車設(shè)備的體積,對(duì)機(jī)車設(shè)備起到了空間拓展的作用。要知道,機(jī)車設(shè)備的體積縮小了,那么就可以更好的進(jìn)行性能優(yōu)化,讓設(shè)備的質(zhì)量變得更加可靠,而且行進(jìn)速度與行車穩(wěn)定性也得到了大幅度的提升。其二,由于過(guò)去的鐵路機(jī)車還存在許多不穩(wěn)定的因素,而合理的應(yīng)用電力電子技術(shù)就可以有效的改善機(jī)車設(shè)備中的中樞系統(tǒng),將機(jī)車的行進(jìn)過(guò)程變得更加可靠、穩(wěn)定,在一定程度上確保了乘客的出行安全；其二,對(duì)于異步交流電動(dòng)機(jī)的使用效率,電力電子技術(shù)也可以起到很大的助推作用,這項(xiàng)技術(shù)可以很好的提高機(jī)車的牽引力,確保機(jī)車的順暢運(yùn)行；其四,電力電子技術(shù)還可以將電動(dòng)機(jī)的無(wú)換向器進(jìn)行更加穩(wěn)定的控制,進(jìn)而消除電刷與轉(zhuǎn)向器之間的磨損,讓機(jī)車運(yùn)行的更加可靠。

二、鐵路機(jī)車牽引動(dòng)力的發(fā)展分析

實(shí)際上,關(guān)于鐵路機(jī)車的發(fā)展也正好反映了機(jī)械設(shè)備的發(fā)展史,這是一個(gè)從簡(jiǎn)單的機(jī)械性操作到牽引力不斷優(yōu)化的過(guò)程。眾所周知,在機(jī)車剛開始萌芽的時(shí)候,它是用蒸汽來(lái)作為主要?jiǎng)恿υ吹?。但?利用蒸汽為主要?jiǎng)恿υ吹臋C(jī)車在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中卻又存在很多缺點(diǎn),比如操作繁瑣、牽引力不足等,這就導(dǎo)致技術(shù)研發(fā)人員開始不斷吸取各種新型技術(shù),之后便出現(xiàn)了采用電力電子技術(shù)為驅(qū)動(dòng)源的機(jī)車,至此鐵路機(jī)車的發(fā)展可謂進(jìn)入了一個(gè)嶄新的紀(jì)元。

隨著電力電子技術(shù)的不斷優(yōu)化,鐵路機(jī)車亦得到進(jìn)一步的提升,而且性能也更加強(qiáng)大。而后的電力機(jī)車幾乎都是采用直流電作為主要的能源供給。隨著時(shí)代不斷的發(fā)展,鐵路機(jī)車再次發(fā)生了重大的變革,隨之出現(xiàn)了運(yùn)用晶閘管整流器這種技術(shù)類型的鐵路機(jī)車,這個(gè)時(shí)候鐵路機(jī)車的發(fā)展又更加先進(jìn)了一些。無(wú)數(shù)的實(shí)踐證明,此類鐵路機(jī)車不僅具備更加優(yōu)異的牽引性能,而且在電能的使用上亦取得了重大突破,促使鐵路機(jī)車的電力電子技術(shù)已達(dá)50Hz、60Hz。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,如今的鐵路機(jī)車牽引力得到更為充足的優(yōu)化,推動(dòng)了鐵路機(jī)車的現(xiàn)代化進(jìn)程。

三、分析鐵路機(jī)車中的電力電子技術(shù)

隨著近幾年科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展,電力電子技術(shù)的亦隨之更新。在傳統(tǒng)的鐵路機(jī)車運(yùn)行模式中,主要是運(yùn)用交流電來(lái)控制牽引力,這種技術(shù)顯然已經(jīng)無(wú)法滿足新時(shí)代消費(fèi)者的需求。因此有更多有應(yīng)用優(yōu)勢(shì)的新興技術(shù)被應(yīng)用到鐵路機(jī)車的牽引力研發(fā)事業(yè)當(dāng)中,亦如本文探討的電力電子技術(shù)便是其中的佼佼者。目前,采用多頻率的電力電子技術(shù)已經(jīng)愈發(fā)廣泛的應(yīng)用都全國(guó)各地的鐵路機(jī)車設(shè)備之中,就這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)有優(yōu)勢(shì)而言,大體可以從如下幾個(gè)方面展開論述：

①將交流傳動(dòng)電力電子技術(shù)進(jìn)行加大,可以更好的將四象限變流器的性能發(fā)揮出來(lái),此類技術(shù)不僅可以有效的降低機(jī)車在電網(wǎng)中的電流諧波,而且還可以將電力系統(tǒng)的供電量進(jìn)行提升,這樣就可以確保機(jī)車在運(yùn)行過(guò)程中不會(huì)受到信號(hào)方面的干擾。

②大力推廣相應(yīng)的電力電子技術(shù),還能夠利用再生制動(dòng)的技術(shù)手段來(lái)將電網(wǎng)電能進(jìn)行不間斷的性能反饋,改善供電電網(wǎng)的使用功率。與此同時(shí),此類電力電子技術(shù)還可以大大的降低電網(wǎng)的損耗,提升其使用壽命的同時(shí),還提高了電網(wǎng)電能質(zhì)量的使用效率。最重要的是對(duì)能源耗費(fèi)還起到一定的節(jié)約作用。

③將交流傳動(dòng)電力電子技術(shù)應(yīng)用到鐵路機(jī)車之中,可以迫使鐵路機(jī)車設(shè)備的牽引與制動(dòng)變得更加和諧,同時(shí)還能夠在主電路中思想逐步調(diào)整與轉(zhuǎn)換,這樣一來(lái)就可以提高機(jī)車行駛的安全性,而且還簡(jiǎn)化了人工操作。

結(jié)語(yǔ)

綜合以上文獻(xiàn)內(nèi)容所述,不難發(fā)現(xiàn)電力電子技術(shù)對(duì)于鐵路機(jī)車牽引力的重要推動(dòng)作用。隨著鐵路系統(tǒng)不斷的完善,未來(lái)的電力電子技術(shù)勢(shì)必會(huì)向著更加智能化、多元化、創(chuàng)新化的方向發(fā)展,有關(guān)技術(shù)人員一定要不斷打磨業(yè)務(wù)技能,提高自身的專業(yè)素養(yǎng),進(jìn)而為祖國(guó)的鐵路機(jī)車建設(shè)事業(yè)貢獻(xiàn)力量。