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电力牵引论文

电力牵引控制论文

一、电力牵引技术发展历程

自世界第一条铁路诞生以来,作为载运工具的牵引动力机车已经历了蒸汽机车、内燃机车、电力机车3个发展阶段。电力机车与电动车组的主传动控制系统称为电力牵引控制系统,其发展可分为电力牵引传动摸索阶段、交直流传动控制阶段及交流传动控制阶段。

1879年出现的第一台电力机车和1881年出现的第一台城市电车均在尝试采用直流供电牵引方式,1891年德国西门子公司实验了三相交流直接供电、绕线式转子异步电动机牵引的机车,1917年德国试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、交换为三相交流电的实验车。1955年,水银整流器机车问世,标志着牵引动力电传动技术实用化的开始。1957年,晶闸管整流器的发明,标志着电力牵引进入了电力电子时代。1965年,晶闸管整流器机车问世,使牵引电传动系统发生了根本性的技术改革,全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。牵引主要采用4种电流制式:欧洲部分电气化铁路采用1500V、3000V直流供电方式,德国、瑞士、奥地利部分电气化铁路采用15KV、16.67Hz的单相工频交流供电方式,中国的电气化铁路均采用25000V、50Hz的单相工频交流供电方式。交直流传动电力机车相继问世,日本、德国、法国、苏联等铁路发达国家均研制成功交直流传动电力机车并投入运行。

1958年,我过研制出第1台干线电力机车,即6Y1型电力机车,该电力机车是以苏联H60型干线交直流传动电力机车为样本,采用的整流器件是引燃管。随着我国电力电子工业的发展,大功率整流二极管开始进入到工程使用阶段,我国第1代有级调压、交直流传动电力机车——SS1型电力机车于1968年试制成功,1969年开始批量生产。晶闸管的问世,使机车电传动技术跨上了一个新台阶,1978年底,由株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所共同研制成功的SS3型电力机车是我国首次采用相控无级调压的第2代交直传动客货运电力机车。随着大功率晶闸管性能的不断提高,相控整流技术的成功应用,性能更优的SS4型电力机车研制成功,它与随后研发出的SS5、SS6、SS7、SS8及SS9型系列相控整流货运与客运电力机车,形成了我国以晶闸管相控整流技术为核心的交直传动电力机车系列产品。

交流传动技术用于牵引传动是20世纪70年代开始的,1971年联邦德国研制了第1批DE2500型交流传动内燃机车,经试运行后,证实了三相交流机车的一系列重大优点,如牵引力大、粘着利用好、制动性能优越以及维修量小等,从而掀起了研究三相交流机车的热潮。1983年,联邦德国联邦铁路公司又将第1批BR120型交流传动干线电力机车投入运行,该机车在系统设计、总体布置、参数选择与优化规则、电路结构方面,以及在主要部件如卧式主变压箱、牵引交流器、牵引电动机、空心轴万向节传动装置、辅助逆变器等的设计和制造方面、成功地进行了尝试,奠定了当代交流机车设计和运行的基本模式。自20世纪80年代末90年代初至今,已有多种型号的三相交流电力机车、交流电传动内燃机车和高速电动车组,分别在德国、法国、日本、中国等众多国家的铁路线上运行,制造了厂家有德国西门子、法国阿尔斯通、加拿大庞巴迪公司、美国GE公司、日本日立公司、川崎重工、中国的南车集团和北车集团等大型企业。从20世纪90年代开始,铁路发达国家已不再生产交直传动电力机车和直流传动内燃机车,而是全部采用交流传动控制技术。

二、电力牵引技术的现状

可从以下五个方面来看:

(1)牵引传动制式。牵引传动制式分为直流传动制式和交流传动制式。目前我国干线

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