华东交通大学 动车组传动 第1章 绪论4课时

《电力牵引控制系统》主讲：许期英教材：动车组传动与控制本课程主要内容：1、绪论：牵引传动系统组成及特性2、机电系统动力学3、变压器：结构、工作原理4、直流电机：结构、工作原理、调速5、交流电机：结构、工作原理、调速6、动车组牵引与控制主要内容:2、动车组牵引传动系统的组成及特性1、电力牵引传动的发展历程。第一节电力牵引传动的发展历程一、电力牵引传动控制系统概念在交通运输工具中采用电动机驱动的电气传动部分称为电力牵引传动控制系统，它以牵引电动机为控制对象，通过开环或闭环控制系统对电动机所产生的牵引力和速度进行调节，以满足车辆牵引和制动特性的要求，从而实现对各类交通运输工具的运行控制。二、电力牵引传动的发展历程

电力牵引传动的发展可分为直流（直—直、交—直）传动控制阶段及交流传动控制阶段（直-交、交-直-交、交-交）。1.直流传动控制阶段1835年荷兰的斯特拉廷和贝克尔两人，试制了以电池供电的两轴小型铁路电力机车；1842年，苏格兰的戴维森制造出一台由40组电池供电的标准轨距的电力机车；1879年5月，德国人W·V·西门子设计制造了一台能拉乘坐18人的三辆敞开式“客车”的电力机车，(在柏林世界工业展览会展出,电源由机车外部的150伏直流发电机供给，并通过两轨道和其中间的第三轨道向机车输入，电力机车首次成功行驶。

电压:150DC,功率:3马力=0.735*3=2.205KW)这是电力机车首次成功的试验。(相当于电动马车).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。其工作原理如图所示。电车由架空线获得电能，经车内调速系统变成可调节的电压，再供给牵引电机，电流经轮对传到钢轨再流回变电所。1892年一台使用三相交流电动机的动车行驶在Simens柏林厂区。1897年，一台功率300KW的机车投入使用。

1903年，由铁路自己的电厂发电机发出的电能经3极的接触网向车辆供给频率可变的三相交流电，创造了210Km/h以上的高速记录。1903年，由铁路自己的电厂发电机发出的电能经3极的接触网向车辆供给频率可变的三相交流电.世界最早的交流传动动车供电制式：3相交流电机功率：2.2KW由于3相的接触网很复杂，而且不能在车上提供牵引电机所需的变压和变频的三相交流电，未得到普遍的应用。对于长的铁路区段，较低的直流电压不太合适，而三相交流费用太高，人们选用单相交流做试验单相交流综合了直流和三相交流电力牵引的一些优点：单线接触网，可高电压变换，小电流强度1903年用德国单相交流6.3KV/25Hz进行了试验并取得了突破1917年德国试制了采用“劈相机”将单相交流供电进行旋转、变换为三相交流电的试验车。这些技术终因系统庞大、能量转换效率低、电能转化为机械能的转换能量小等因素，未能成为牵引动力的适用技术。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（又称可控硅）整流器的发明，标志着电力牵引进人了电力电子时代。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变革，全球兴起了单相工频交流电网电气化的高潮。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12月28日，我国第一台干线铁路电力机车试制成功，当时命名为6Y1型。机采用引燃管整流，机车持续功率3410kW，最高速度100km/h。到1962年共试制5台机车，并在宝凤线上试运行。但是由于引燃管、牵引电机、调压开关等仍存在问题，6Y1型未能批量生产。补充：6Y21961年，中国第一条电气化铁路宝鸡到凤州线建成，由于6Y1型机车性能不过关，国家从法国阿尔斯通公司进口了部分6Y2型电力机车，其功率（指持续功率）4740kw，最高速度101km/h，6轴。在此基础上，从引燃管整器到硅整流器，不断改进和提高机车的性能，并正式命名为韶山型(SS1型)电力机车。SS1型电力机车到1976年第131号时已基本定型，截止到1989年停止生产，SS1型电力机车总共制造了926台，成为中国电气化铁路干线的首批主型机车。韶山型（SS型）电力机车是采用直流牵引系统的电力机车系列，共有9大型号，SS1~SS9，其中还有许多子型号，如SS4G、SS7E等。从SS1到SS9我国直流牵引的电力机走过了40多年的历程，在这过程中电力牵引系统的技术得到了很大的发展，从引燃管整流器到硅整流器到可控整流器；从有级调压控制到无级调压控制；从继电器逻辑控制到电子控制到微机控制；从空转保护到黏着控制；单个牵引电动机的功率从500多kW到900kW等等，表明我国的直流牵引系统技术逐步走向成熟。SS型机车还有过令人值得骄傲的业绩，如第一台列车微机控制系统是在SS4型机车上研制成功；设计时速为160km/h的准高速四轴电力机车SS8曾创造了当时中国铁路机车的最高时速240km/h等。但随着国际上牵引技术从直流向交流的转换，我国也逐步停止了直流牵引技术的发展而转向交流牵引技术的研究和发展。型号轴式功率速度调压方式电机电压首台出厂时间数量SS1C0-C0390010033级调S3C0-C048001008级加级间/3段顺S3BC0-C048001002段S42（B0-B0）64001003段顺控桥10201985158SS4G2（B0-B0）64001003段顺控桥10201993496SS4B/SS4C2（B0-B0）64001002段桥1020199534/2SS5B0-B032001403段顺控桥95019902SS6C0-C048001005段顺控桥1500199053SS6BC0-C048001002段桥10201994132SS7A/SS7BB0-B0-B048001003段顺控桥10201992SS7CB0-B0-B048001203段顺控桥10201996SS7DC0-C048001703段顺控桥9102000SS7EC0-C048001703段顺控桥9102002SS8B0-B036001703段顺控桥9501994245SS9（SS9G）C0-C048001703段顺控桥102019981492、交流传动控制阶段1971年交流传动技术在原联邦德国问世：DE2500型交流传动内燃机车（只生产了三台，为后期ICE车奠定了基础）。1979年，第一台E120型大功率交流传动电力机车在德国诞生，采用交-直-交变频系统，功率：5600KW，160~200Km/h，B0-B0，0~125Hz。开创了电力机车发展的新纪元。

20世纪90年代，欧洲、日本等主要机车制造厂商几乎已停止了直流传动电力机车的生产，交流传动电力机车已成为世界电力机车发展的主流。我国从1991年开始研制AC4000型交直交原型机车，(由株洲电力机车厂和株洲电力机车研究所共同研制）1995年完成组装。标志着我国电力机车有望从直流传动向交流传动跃进，机车的最大时速120公里，轴式CO-CO。AC4000型DJ(九方)机车是株洲厂、株机所联合研制生产，2000年下线，共生产2台，2004年年底封存在郑州北机务段报废线。该车采用Adtranz公司的IPM-IGBT水冷牵引变流器、交流传动控制系统、异步交流牵引电动机和分散式“MITRAC”微机控制系统，借鉴了X2000列车的部分先进技术。而仅仅传动部分的造价就高达100万美金，造成单车造价超过1500万。虽然机车的牵引性能的等达到了要求，但是运用状态不稳定，辅助变流系统、控制装置故障较多，当系统发生故障时检修较为困难并需要联系国外厂家跟进。同时，株洲厂生产车架发现牵引拉杆座裂纹。其中DJ-0002在牵引T80时候，机车停靠在邯郸站时候，大车在巡检中及时发现车二端牵引梁与牵引拉杆座安装焊接处四周开裂，避免了车辆颠覆。DJ1型机车是中国机械进出口公司和铁道部于1997年三月底委托奥地利西门子公司开发，制造和供应20台双机重联机车，头三台车有奥地利的西门子格拉兹工厂制造，其余17台由株洲西门子牵引设备公司制造。采用交-直-交电传动技术。2001年9月，我国自行研制成功“奥星”交流传动电力机车（又称DJ2型，有株洲电力机车厂制造，生产了3台）。DJ2型交流传动电力机车是我国第一台具有自主知识产权的商用型交流传动电力机车。电传动方式：交－直－交传动2005年8月起封存在郑州北机务段报废线。该车采用了自主研制的GTO水冷牵引变流器、交流传动控制系统、牵引电动机和微机控制系统，其它地方基本与DJ相同，但车体结构进行了全面的改进加固。在试验和运用过程中，相继发现了各种问题和故障，其中主变流器、辅助变流系统、微机控制系统故障较多。国产GTO牵引变流器与DJ型电力机车所使用的进口IPM-IGBT主变流机组相比，除了故障率相对较高外，总体性能也存在差距。DJ3（天梭号），由北车集团大同机车厂于2002年自主研制开发的200km/h交流传动客运电力机车。机车功率4800kW，转向架为B0-B0结构，变压器为卧式结构。仅生产了1台，2006年起封存在郑州北机务段。采用了国产化的GTO水冷牵引变流器、牵引电动机、网络控制系统等。机车在运用过程中，曾经发生牵引电机悬挂螺栓断裂和悬挂臂裂纹，造成了安全运行隐患。同时，因为簧下质量大，高速性能并不好。天梭号我国自行研制的“蓝箭”（又称DJJ1）由一个动力车、六个拖车（其中一辆为控制拖车）组成，设计最高时速为305公里。是我国第一列采用交—直—交传动新技术的电动车组。它的诞生，标志着我国交流传动电力机车制造技术已走向成熟。“蓝箭”号于2001年1月在广深线投入运营。蓝箭99年4月，春城号电动车组投入运行。该电动车组采用动力分散型交直传动方式，以一动一拖为一个动力单元，一列6辆编组，可运用于标准轨距电气化线路上，牵引总功率2160KW。春城号2001年，成功研制“先锋”及“中原之星”交流电动车组。“先锋”号动车组是我国第一列时速２００公里的电动列车车组，由南京浦镇车辆厂制造。“先锋”号是我国首列动力分散型交流传动电动车组，它由两个单元组成，每个单元３节车厢，其中两节车自带动力，另一节车为拖车。先锋中原之星2006年铁路第六次大提速CRH系列电动车组投入运营,同时大功率交流传动电力机车和谐型机车也投入运营.CRH1型电动车组:是一种全面采用先进技术的、现代化的动力分散型动车组，该动车组以在丹麦、瑞典运营了五年的Regina动车组为原型，并融合了庞巴迪（加拿大）、Adtranz（德国）和ABB（瑞士）几十年来的技术方案，通过公司内部技术转移，由青岛四方庞巴迪鲍尔铁路运输公司设备有限公司（BSP）制造生产。编组结构：八节为一基本编组，可重联。Mc1、Mc2：带司机室动车。Tp1、Tp2：带受电弓拖车。Tb：带吧台拖车。M1、M2、M3：中间动车。编组形式：8辆编组，可两编组连挂运行动力配置：2（2M+1T）+（1M+1T）车种：一等车、二等车、酒吧坐车合造车定员（人）：670客室布置：一等车2+2、二等车2+3最高运营速度（km/h）：200最高实验速度（km/h）：250适应轨距（mm）：1435适应站台高度（mm）：500~1200传动方式：交直交牵引功率（kW）：5300CRH2型电力动车组，是铁道部为进行铁路第六次大提速及营运新建的高速城际铁路及客运专线，向日本川崎重工及中国南车集团四方机车车辆股份有限公司订购的CRH系列高速动车组车款之一。CRH2系列为动力分散式、交流传动的电力动车组，采用了铝合金空心型材车体。CRH2A（编号CRH2-001A～CRH2060A），编组方式是4节动车配4节拖车（4M4T），每4节为一个单元，最高营运时速为250公里，标称时速200公里，最高营运时速为250公里，用于经改造的既有路线上。

列车装有两副集电弓。CRH2A可两组重联运行。

2007年，四方机车车辆股份有限公司生产了16节长大编组动车组CRH2B，编号为CRH2-111B～CRH2-120B）。CRH2B在CRH2A基础上扩编至16节，并加装了半主动减震器，车端耦合减振，也改进了空调的通风系统。全列车定员增加至1230人。编组方式是8节动车配8节拖车（8M8T），每4节为一个单元，最高营运时速为250公里，标称时速200公里。列车装有四副集电弓。2005年6月，铁道部展开时速300公里级别的第二轮高速动车组招标，继德国西门子及唐山轨道客车联合中标后，中国四方机车车辆股份有限公司和“日本企业联合体”再次联合成功中标。CRH2C（CRH2-300）第一阶段共有30列，编号CRH2-061C～CRH2-090C，是在CRH2A的200km/h平台基础上进行修改，把动车数量增至6节（6M2T），使用DSA350型高速受电弓，以及在电弓两旁加装挡板等。CRH2C（第一阶段）持续运营时速为275公里，最高营运时速为300公里，最高实验时速350公里。目前标称时速300公里，列车装有两副集电弓。运用于新建的高速城际铁路及客运专线（例如：武广客运专线、广深港高速铁路）。CRH2C可两组重联运行。CRH2C第二阶段在第一阶段的基础上进行重新研制，计划设有8节编组和16节大编组，标称时速提高至350公里，最高运营时速380公里，而车体外观也有较大改变。（CRH380）除2A、2B及2C型外，四方又设计出16节长大编组的CRH2E型卧铺电力动车组，列车编号由CRH2-121E开始，级别属E型（标称时速200公里），最高营运时速为250公里。CRH3:引进德国ICE型高速动车组技术.编组结构:8M0T由北车集团唐山轨道客车有限公司生产.运行速度可达330km/h.2组由德国原装进口的CRH3型列车原称CRH3A，原编号为CRH3-002A及CRH3-004A，后改为002C及004C。由唐山轨道客车在中国制造的国产化CRH3型动车组称为CRH3C，至今已制造并配发相关铁路局58组，编号为CRH3-001C、CRH3-003C、CRH3-005C至CRH3-060C。CRH3C（CRH3-001C）于2008年6月24日上午9时13分在京津城际铁路的试验中创下了394.3公里的最高时速，当天的试验中CRH3C仅用了5分钟左右，速度就提升至300公里/小时。CRH3A型动车组由中国北车主导，中国北车所属长客股份公司和唐车公司联合设计生产，并于2013年6月8日在长客亮相。CRH3A型动车组以CRH380BL技术平台为基础，借鉴了CRH380BL、CRH380CL、CRH380B、CRH5型动车组的优点，可根据不同运营线路的需求，分别以时速160公里、时速200公里、时速250公里三个速度等级运行，是目前国内唯一既适合时速200～250公里之间客运专线、又适合时速160～250公里之间城际铁路运行的动车组。CRH3CRH1我们身边的交流动车组CRH52007年3月30日，首列200km/h国产化动车组CRH5“和谐”号在北车集团长客股份公司整列编组下线。是中国铁路第六次提速的主力车型投入运营。

下线的首列200km/h国产化动车组为全新设计的动力分散型电动车组，大流线型车头，圆滑鼓形断面车体。列车八辆编组，最高运营速度200km/h，最高试验速度250km/h；采用了轻量化高强度铝合金车体，自重仅为8.5吨；采用国际TCN标准的列车网络控制系统，实现了列车的智能化自动控制和状态监测；在制动方面采用了微机控制的直通式电空制动系统，可以根据列车的运行速度和载重等情况实现精准和均匀减速的空电联合制动。型号功率配置速度制造企业引进技术CRH155002(2M+1T)+(1M+1T)250/200青岛庞巴迪-四方加拿大庞巴迪CRH248004M+4T260/200青岛四方日本CRH3550/轴8M0T380/330唐山客车厂德国ICECRH55500(3M+1T)+(2M+2T)250/200长春客车厂法国阿尔斯通中国标准动车组：是指以中国标准为主导设计制造的高速动车组。其主要特点有：自主化，其中核心技术完全由中国相关企业自主研制（车体、转向架、牵引、制动、网络等）。标准化，很多部件是按中国自己的标准设计制造，并且能够实现不同的两类动车组之间互换、互用及互联互通。适应中国国情，适应中国高速铁路的运营特点，特别是我国高速铁路成网（八纵八横）的长时间运营的要求。中车长客生产一款：CRH0503中车四方生产一款：CRH02072016年7月15日进行了交会实验2016年8月15日首次载客实验。中国新型动车组宣传片，霸气！（20160328）.mp4探秘两列中国标准动车组列车.mp4中国自主研发标准动车组完成首次载客运行.mp4CRH6CRH6型电力动车组是由中国南车四方股份公司研发设计，2012年在青岛下线。CRH6型城际动车组是为满足我国区域经济快速发展和城市群崛起对城际轨道交通的需求而研制的一种新型运输工具。CRH6型动车组采用3辆、4辆、6辆、8辆、16辆、20辆编组、编组长度201.4米。根据运输距离、站点和乘客群的不同，CRH6型动车组分为两大类型，运营速度分别为时速200公里和160公里两个等级。时速200公里的CRH6A型动车组最高运营速度250公里/小时、试验速度270公里/小时，以“大站停”的模式运营；而时速160公里的CRH6F型动车组最高运营速度200公里/小时、试验速度220公里/小时，以站站停模式运营.营运最高速度：CRH6A：200km/h，CRH6F：160km/h，CRH6S：140km/h2014年2月12日，CRH6A-4002首次在成灌铁路载客运行，这亦代表着CRH6正式投入商业化运营。CRH6ACRH6FCRH6SCRH380CRH380A型电力动车组，或称CRH2-380型，是中华人民共和国铁道部为营运新建的高速城际铁路及客运专线，由南车青岛四方机车车辆股份有限公司在CRH2C（CRH2-300）型电力动车组基础上自主研发的CRH系列高速动车组，CRH380A系列为动力分散式、交流传动的电力动车组，采用了铝合金空心型材车体。8辆编组的动车组被命名为为CRH380A，而16辆编组的动车组被命名为CRH380AL。CRH2-380A列车总数为40列（CRH380A-6001～CRH380A-6040），采用6动2拖的编组方式，牵引功率为9600千瓦，使用DSA350型高速受电弓，以及在受电弓的两侧为挡板。CRH380AL列车总数为100列（CRH380A-6041L～CRH380A-6140L），采用了14动2拖的编组方式，牵引功率为20440千瓦，7个动力单元，56台牵引电动机，使用DSA350型高速受电弓，以及在受电弓的两侧为挡板。CRH380B型电力动车组（或称CRH3-380型）由唐山轨道客车和长春轨道客车制造，头型均采用CRH3原头型。其中短编组动车为CRH380B，而长编组动车为CRH380BL。CRH380C（或称CRH3-380型），由中国北车集团长春轨道客车股份有限公司在CRH3C、CRH380BL型电力动车组基础上自主研发的高速动车组。头型在CRH3的基础上有改进。CRH380D（或称CRH1-380）由庞巴迪研发的高速动车组。其中短编组动车为CRH380D，而长编组动车为CRH380DL。CRH380E型电力动车组（或称CRH3-380型），是在CRH3E、CRH380B、CRH380C的动卧。CRH400CRH400A高速综合检测车由中国南车四方股份公司研制,是高速铁路安全保障的重要装备，可实现时速350公里及以上持续运营的综合检测，采用先进的检测技术和方法，对高速运行条件下的轨道、接触网、轮轨动力学、通信、信号、车辆动态响应、转向架载荷等实时检测，主动预防与处置各种安全隐患，确保高速铁路各系统的协调、安全运行。CRH400A综合检测车安装了最新技术的专用检测设备，同时，还设置了列车专用网络、定位同步、环境视频信息采集处理、多媒体显示和数据综合处理等系统，实现信息的精确采集与综合分析处理。CRH400A综合检测车设计时速400公里，以中国南车四方股份公司CRH380A新一代高速列车技术平台为基础。CRH400B是由北车长客的CRH380C为基础研制生产。CRH400BCRH500CRH500A(称cit500）型高速试验车，又被报道成为“中华神剑”，设计最高速度500公里。台架试验速度达603公里。2011年12月25日在中国南车四方股份公司落成。2014年4月18日，CRH500A离开青岛，赴杭长高铁开始它的处女行。2014年4月19日，CRH500A到达南昌，在南昌西——萍乡北区间测试。CRH500A的总功率达到了22800千瓦！（CRH380AL是16辆编组，总功率是20440千瓦时速486.1公里；而500公里高速列车是六辆编组的，总功率达到22800千瓦。）1车厢和2车厢内都是实验设备和仪器，上面标注着“空气动力学实验”、“弓网关系实验”、“牵引性能实验”和“制动性能实验”等字样；3车厢内则是综合系统，所有测试数据和信息都在此汇集和评估；4车厢和5车厢为坐席，与现CRH380A列车一等座车厢类似；第六节车厢为“火箭”型车尾，很像“长征火箭”的头型。炫酷外形：千里马CRH500A车头设计灵感源于宝剑，这列试验车身呈灰色，中间有黑色的条纹及“CRH”的标志，车头犹如“宝剑出鞘”。航空技术：

CRH500A车顶展翅进行风阻制动，使用了各种新材料和新技术。例如，碳纤维复合材料的使用不仅能使车体成功减轻自重，同时也能为它塑造出独特的外观。新型纳米隔音材料的使用，则能尽可能降低风噪和机械噪音，确保车厢内的安静舒适。CRH500A一节车厢内，一台专门的设备用来收集风阻制动的相关数据。风阻制动板作为辅助制动装置。使得列车的制动效果更加理想。风阻制动板安装于列车的顶部，列车正常运行时，制动板收拢于车体内；列车制动时，风阻制动板打开，垂直于车体顶部。HXD1:这款机车是由中外公司共同研发的产品之一，在被命名为“和谐”型以前，被称为DJ4，当中DJ4共有两个款式，第一款是由株洲电力机车及德国西门子研发，编号由0001起；另一款则由大同电力机车及法国阿尔斯通研发，编号由6001起(后改名为HXD2)。两款机车均采用交流牵引电动机，使用交直交传动及双机重联，单机轴式为Bo-Bo，即前后各一个两轴转向架。HXD1B型六轴电力机车是株洲电力机车在HXD1型电力机车设计制造技术平台的基础上研制的，参考了EG3100型电力机车。车型代号HXD1B（数字是生产厂商代号：1代表株洲电力机车），一般称为和谐1B型电力机车（车辆编HXD1B0xxx）。该型机车采用IGBT牵引变流器，单轴控制技术，单轴交流电牵引电动机最大功率1600kW、总功率9600kW，轴式Co-Co。HXD1C型电力机车是干线货运用六轴交流电传动电力机车，由南车株洲电力机车为适应中国铁路运输市场的需要而研制的主型机车，其设计参照了HXD1型和HXD1B型电力机车，但使用了更多国产化元件，HXD1C型机车的国产化率90%以上。包括使用IGBT模块（3,300V/1,200A）的牵引变流器（IGBT芯片仍需从英飞凌等外国公司购买）、网络控制系统等。轴式为Co-Co，单轴控制技术，六轴每轴装有一台最大功率1,200kW的交流电牵引电动机，总功率7200kW。资阳机车有限公司和资阳南车电力机车有限公司及株洲电力机车生产。HXD1D是干线客运交流传动电力机车，由株洲电力机车厂制造。机车车身为中国红，流线型车头设计。车体采用独立通风方式，由车体侧墙上部百叶窗进风，车底出风，车内微正压。7200KW持续功率，C0-C0轴式。CCBII空气制动系统。司机室装有四个摄像头，一个负责检测前方路况，两个负责记录司机操作过程，一个监测司机视网膜提醒司机集中注意力。HXD2(和谐电2)型电力机车为八轴大功率交流传动货运机车，由中国北车集团大同电力机车有限责任公司与法国阿尔斯通交通股份公司在阿尔斯通公司的PRIMABB43700型电力机车的基础上联合开发。机车采用微机网络控制，标准化、模块化设计，具有恒功范围宽、轴功率大、粘着特性好、功率因数高、谐波干扰小、维护率和全寿命运营成本低、适用范围广等优点，是中国铁路装备技术现代化的重要标志产品之一。HXD2图HXD3HXD3型电力机车的前身是SSJ3。由于当时中国缺乏制造IGBT

VVVF牵引逆变器等技术，因此大连机车选择与日本东芝合作研制新型机车，并于2002年9月成立合资公司，由东芝提供机车牵引逆变器及控制系统。机车采用了集成化、模块化的设计，车体采用框架式整体承载结构和标准化司机室，走行部为两个三轴转向架，轴式Co-Co，使用东芝的大功率逆变器，六轴每轴装有一台1,200kW交流电牵引电动机，整车输出功率为7,200kW。HXD3是中国铁路首次采用轴控技术的机车。机车制动系统基础制动使用盘式制动、电制动采用再生制动。现时这些机车大多数均配属上海铁路局及武汉铁路局、北京铁路局、济南铁路局、西安铁路局等，大同产:HXD3B型电力机车，是中国北车集团大连机车厂与德国庞巴迪共同制造的交流传动干线货运电力机车,使用1,600kW交流牵引电动机的六轴电力机车。轴式：Co-CoHXD3C型机车是交流电传动六轴干线客、货运两用电力机车。是“和谐型”交流电传动电力机车系列中，首款适用于客货运两用车型，具备机车向列车供电能力，由中国北车集团大连机车车辆有限公司研发及生产，其产品技术借鉴了先前制造的HXD3型（日本东芝）和HXD3B型（德国庞巴迪）机车，最大功率7200千瓦，最大运营速度120km/h。HXD3C型机车可与中国铁路大规模普及的DC600V直流电供电制式的机车供电客车（如25G型）车底相匹配。首台HXD3C型电力机车在2010年7月初出厂。型号轴式功率(KW)速度首台出厂时间制造企业引进技术HXD12(B0-B0)96001202005株洲德国西门子HXD22(B0-B0)100001202007大同法国阿尔斯通HXD3C0-C072001202006大连日本东芝交流传动控制技术具有以下优点：

①可实现良好的牵引性能。②电网功率因数高、谐波干扰小。③牵引系统功率大、体积小、重量轻、运行可靠。④动态性能和黏着利用好。补充：当今世界各国电气化铁路采用的电流制主要有：直流供电和交流供电（1）直流制:

（干线电气化铁路：1500V，3000V地铁城轨等：600V、750V和1500V）（2）交流制低频单相交流制:()目前已不采用，额定电压15KV或11KV。工频单相交流制:主要用于大运量、重载的铁路运输，额定电压为25kV，广泛采用。欧洲之星（Eurostar）穿越英吉利海底隧道，是一条连接英国伦敦圣潘可拉斯车站（2007年11月14日后改为此站）与法国巴黎（北站）、里尔以及比利时布鲁塞尔（南站）的高速铁路。欧洲之星在法国境内和隧道中，由25KV/50Hz交流接触网供电，在英国则通过受电靴从第三轨上集电的直流750V的系统下运行，在比利时由直流3KV电网供电。第2节电力牵引控制系统的类型电力牵引控制系统包含了多种电能变换的电气设备，是一个综合的电气系统。这个系统的组成受到列车种类、供电电源的性质、变流方式、牵引电动机种类等多方面的影响。而所有这些方面又可以用不同方式进行组合，这就使得实现电力牵引系统的形式是多种多样的。电力牵引控制系统结构如下图所示。按照牵引系统装置的电源性质及牵引电动机种类的不同，将牵引系统装置分为：直流—直流牵引系统、交流—直流牵引系统、交流—交流牵引系统、直流—交流牵引系统。在用交流电源并采用交流牵引电动机的交流牵引系统，一般都存在一个中间直流环节，又称为交流—直流—交流系统。一、直流一直流（直一直）牵引系统直—直牵引系统是最早应用于轨道交通车辆的一种电力牵引传动系统。它使用的是直流电源（直流电网或直流发电机）和直流串励牵引电动机。目前采用这一装置较多的有各种工矿用直流电力机车、地铁列车以及城市电车。如图（a）所示为一般工矿用电力机车的直—直牵引装置原理示意图。机车由受电弓从接触网取得直流电，经起动电阻R向2台直流牵引电动机M供电。2台牵引电动机把电能转变成机械能，再分别通过各自的减速齿轮驱动机车的动轮。我国早期的城市有轨电车和无轨电车其牵引系统也是采用这种传动装置。早期的北京地铁采用的就是这种方式。上述系统中采用了可变电阻R来实现起动和调速，这种方法在电阻上消耗了大量的能量使效率很低，同时也难以实现连续、平滑地调节。采用直流斩波器可以替代可变电阻的作用，并且可以实现连续、平滑地调节，图1-4（b）是这种牵引系统的示意图。随着半导体技术的飞跃发展，电力电子变流技术得到了不断的提高，现在的直流牵引已普遍采用斩波调压方式代替电阻调压，它不仅能取消起动电阻，并能对电动机的端电压进行连续、平滑的调节，实现平稳调速。城轨电动列车斩波调阻控制请同学们画出电机两端的电压波形图。可先画出电阻两端电压波形。目前在电力牵引领域中，已广泛采用GTO元件，即可关断晶闸管。与传统的晶闸管相比，GTO的工作频率较高且具有自关断能力，省去了强迫换流电路，所以整机体积减小，重量减轻，效率提高，可靠性增加。但价格较贵，对使用技术要求也高。随着半导体技术的发展，目前又推出一种新型的元件IGBT，即绝缘门极晶体管。它是一个场控管MOSFET与晶体管GTR的复合管，是新一代的场控型电力电子器件，在城市轨道交通领域它将代替GTO元件。毫无疑问，斩波元件的发展推动斩波器向电路简洁、控制简单、轻型化等方向发展。直-直传动电力机车直-直传动内燃机车特点：电网提供直流电源，由直流牵引电动机将电能转换为机械能带动轮对旋转。特点：柴油机通过燃烧柴油产生机械能带动直流发电机转动输出直流电源，再由直流牵引电动机将电能转换为机械能带动轮对旋转。直-直型电力机车工作原理直-直传动内燃机车直—直电传动装置采用了适合于牵引的直流串励牵引电动机，使得它具有调速方便、结构简单、造价经济等特点；但是，一般来说由于使用的是直流电源，无论是接触网的电压，还是直流发电机的功率和电压，都不可能太高．这就限制了牵引功率的进一步提高。因此，随着现代铁路运输事业的发展，直—直牵引系统已不适应目前干线大功率电传动机车的需要。二、交流一直流（交一直）牵引系统交—直牵引系统采用的是交流电源（交流电网或交流发电机），但仍然采用直流串励牵引电动机。随着大功率硅整流器和可控硅（晶闸管）、GTO和IGBT等器件的普遍运用，更加先进的交—直牵引系统得到了广泛的应用。交—直牵引系统的结构如图所示此牵引系统的关键部位是将交流变成可控直流的整流调压装置。运行时改变整流器的控制角，就可调节输出直流电压，使电动机调速。这种系统的交流电网电压很高，适用于大功率、长距离牵引。目前，大功率的干线电力机车已普遍采用交-直流牵引系统。我国韶山（SS）系列电力机车的牵引系统均采用交—直系统。机车由受电弓从接触网取得单相交流电，再经牵引变压器T降压后，由二极管整流器或晶闸管相控整流器将交流电整成直流电，然后经平波电抗器向6台（或4台）直流串励牵引电动机M供电，实现电能向机械能的转换。内燃机车的交—直牵引系统的原理如图所示。内燃机车：电力机车：从电网中获取交流电源，经过整流后变成直流电提供给直流牵引电动机产生动力牵引列车运行。柴油机燃烧柴油输出转矩，带动交流主发电机发出交流电，经过机车内部的整流装置后变成直流电提供给直流牵引电动机产生动力牵引列车运行。交-直传动电力机车

内燃机车交-直传动三、交流一直流一交流（交一直一交）牵引系统交流异步牵引电动机较传统的直流牵引电动机具有结构简单、运行可靠、体积小、重量轻及造价低等一系列优点。人们为了利用它的这些优点，对采用交流异步牵引电传动的系统进行了长期的试验研究。但是，由于交流异步牵引电动机的调速困难，实现的方法复杂，因此在很长一段时期内交流异步牵引电动机未能在铁路机车的牵引系统上获得运用。随着大功率半导体器件及电子技术的发展,20世纪70年代采用晶闸管的变流（逆变）技术获得发展和应用，特别是20世纪80年代以来微型计算机技术的发展使牵引变流器得到飞速的发展和普遍的应用。自20世纪90年代以来国外的铁路牵引系统已经淘汰交—直牵引系统，全部采用交流传动牵引系统。我国自20世纪90年代开始研制干线电力机车的交—直—交牵引系统。交—直—交牵引系统的结构如图所示。牵引变压器输出的单相交流电经过四象限脉冲整流器整流成直流电，再经过可控硅逆变器，把直流电转变成可变频率的三相交流电，供给主相交流牵引电动机使用。由于在再生制动的工况下需要将能量反馈给电网，所以在实施电气制动时主逆变器成为整流器，而整流器变成逆变器，我们将整个装置称为四象限变流器。由于该牵引系统中间存在一个直流环节，故称为交—直—交牵引系统，这也是与另一种交——交牵引系统相“区别”。交-直-交电力机车系统原理：交直交型电力机车是指由各种变流器供电的交流异步或同步电动机作为传动电机的电力机车或电动车组。系统结构如图：分类：根据中间回路选择的储能元件不同可分：电流型：电压型：交-直-交传动电力机车（独立供电）内燃机车（集中供电）四、直流—交流（直一交）牵引系统直一交牵引系统是在使用直流电源及三相交流异步牵引电动机的条件下所应用的牵引系统。这种牵引系统主要在城市地铁列车、轻轨列车、城市无轨电车和新型有轨电车上使用。其原因在于供电网为直流，而动车的牵引电动机仍然是交流异步牵引电动机。半集中供电独立供电直-交传动南昌地铁一号线车辆(独立供电）成都地铁一号线车辆(集中供电）电力机车内燃机车交-交传动综合上述的系统我们可以把电力牵引系统归为两大类，一类是采用直流牵引电动机的牵引系统我们称为直流传动系统；另一类采用交流异步牵引电动机的牵引系统我们称为交流传动系统。这两类系统在使用的电子电气装置、控制的策略和方法以及实现的技术手段方面都有很大的不同，在系统的性能方面也有很大的差别。

电传动机车（内燃或电力）直流传动交流传动直-直传动交-直传动直-交传动交-直-交传动交-交传动机车传动形式液力传动共同点：采用直流牵引电动机驱动轮对共同点：采用交流牵引电动机驱动轮对总结：第三节动车组牵引传动系统组成电力牵引高速列车的供电、牵引传动系统，包括从变电站到列车受电弓在内的供电部分和动车组本身的传动系统。目前根据系统的传动方式和动力布置形式等的差异，动车组供电牵引系统的组成有所不同。本教材主要介绍列车装备部分，即从受电弓、主变压器到牵引电动机的主电路部分涉及的内容，即牵引传动系统ι虽然受电弓一般列为牵引供电系统中，由于其为车载设备，因此也列为本书内容。一、牵引传动系统组成从动车组的发展过程来看，动车组的传动方式主要包括交－直传动方式和交－直－交、交－交的传动方式。如图1－1所示为交一直牵引传动系统的构成图，图1-2所示为交一直－交牵引传动系统的构成图。交－直牵引传动系统交直传动系统是指机车或动车组采用交流供电而采用直流电动机驱动动车组运行的传动系统。从图1-1可以看出为了能够用电网提供的交流电驱动直流电动机工作，系统中采用了变流器，将交流电转换成直流电，并通过对变流器的控制来调整直流电动机的工作速度。

3牵引变压器2主断路器1受电弓0司机控制台3牵引变压器2主断路器4主整流器5牵引电动机1受电弓0司机控制台轮对、钢轨测速传感器总结：直流电力牵引控制系统组成：（电力）受电弓变压器牵引整流器牵引电动机交-直-交交－直－交传动，先把电网交流能量转换成直流能量，然后进一步转换成电压和频率可调节的交流能量，如图1-2所示，传动系统主要由受电弓（包括高压电器设备）、牵引变压器、四象限变流器、中间环节、牵引逆变器、牵引电机、齿轮传动系统等组成。受电弓将接触网的AC25kV单相工频交流电输送给牵引变压器，经变压器降压后的单相交流电供给脉冲整流器，脉冲整流器将单相交流电变换成直流电经中间直流电路将直流电输出给牵引逆变器，牵引逆变器输出电压、电流、频率可控的三相交流电供给三相异步牵引电动机，牵引电机轴端输出的转矩与转速通过齿轮传动传递给轮对，转换成轮缘牵引力和线速度。

三、交流牵引控制系统组成：（电力）CRH380A司机室三、交流牵引控制系统组成：（电力）CRH380A受电弓司机室牵引变压器牵引变流器三、交流牵引控制系统组成：（电力）CRH380A受电弓司机室牵引变压器牵引变流器牵引电动机转向架交流牵引控制系统组成：（电力）CRH380A交流牵引控制系统工作原理：总结：交流电力牵引控制系统组成：（电力）电源(电网）变压器牵引变流器牵引电动机二、能量变换及其技术实现图1-3给出了交-直一交牵引传动系统的能量传递关系。列车牵引运行是将电能转换成能，能量变换与传递的途径如图1－3黑色箭头所示;再生制动运行是将机械能转换成电能，能量变换与传递的途径如图1－3白色箭头所示。高压电器设备完成从接触网到牵引变压器的接通与断开。主要包括:受电弓、主断路器、避雷器、电流互感器、接地保护开关等;完成供电系统的接入与断开控制、网侧电流检测、保护等功能，不参与能量的转换。其中受电弓最为关键，它负责完成列车运行过程中的高速受流、并确保受流质量。因此，弓网关系是非常重要的研究课题。牵引变压器用来把接触网上取得的25kV高压电变换为供给牵引变流器及电动机、电器工作所适合的电压，其工作原理与普通电力变压器相同。针对高速列车交流传动系统的特点，为了抑制变压器二次侧电流纹波、控制开关器件的关断电流以及抑制网侧谐波电流，要求牵引变压器各绕组有很高的电抗;为了使二次侧并联的脉冲整流器的负荷平衡，各牵引绕组的电抗必须相等;二次侧各绕组之间相互干扰很强时，电流波形会产生紊乱，严重影响开关器件的关断电流，因此各绕组之间要采取磁去耦结构;由于变流器负载的谐波电流等会引起牵引变压器局部发热，对冷却系统要求很高;同时高速列车要求其体积小、质量轻、性能稳定。因此，在理论研究的基础上解决牵引变压器的特殊问题是当务之急。脉冲整流器是牵引传动系统的电源侧变流器，列车牵引时作为整流器，再生制动时作为逆变器，可以实现牵引与再生工况间快速平滑地转换。列车牵引运行时，将牵引变压器的牵引绕组输出的单相交流变换成直流电，并要保证中间直流环节的电压恒定，交流电网侧功率因数接近1，使电网电流尽量接近正弦，减少电网对周围环境的电磁污染;对直流侧，在电网电压或负载发生变化时，能够维持中间直流电压的稳定，给牵引逆变器提供良好的工作条件。列车再生制动运行时，将中间直流环节的直流电压变换成电压、频率、相位满足要求的单相交流电，通过牵引变压器实现并网。再生制动及其并网技术是最关键的技术问题。牵引电机是实现电能和机械能转换的最核心的部件。列车牵引时作电动机运行将电能转化成机械能，制动时作为发电机运行将机械能转化为电能。高速运行的列车要求牵引电机机械强度能承受很大的轮轨冲击力;采用耐电压、低介质损耗的绝缘系统以适应变频电源供电；电机前后端采用绝缘轴承，以防止电机轴承的电蚀;转子导条采用低电阻、温度系数高的铜合金材料，保证传动系统的控制精度;电机采用轻质量高强度材料，以减轻电机自重；采用经过验证的轴承和轴承润滑结构，从而减少电机的维护，保证电机轴承更可靠工作;在输出一定功率的情况下，为减少体积，采用强迫通风和优化的通风结构，充分散热，以降低电机的温升，提高材料的利用率;电机的非传动轴端安装了速度传感器，用以给传动控制系统提供速度信号，便于逆变器控制和制动控制。高速列车交流牵引电机的优化设计理论与方法研究至关重要。牵引传动系统是高压系统，为保证系统安全可靠工作，系统的保护十分必要。因此，牵引驱动系统应对各种故障具有检测和保护功能;为了有效利用粘着力，牵引变流器设有牵引时检测空转实施再粘着控制的功能，在制动控制装置设有制动时检测滑行并进行再黏着控制的功能;为了在故障和并联电机载荷分配不均匀等情况时保护牵引电机，设有电机过流检测、电机电流不平衡检测、接地检测等保护功能。由于交流传动系统的诸多优点，20世纪80年代以来世界各国所研制的高速列车均采用交流传动技术。如前所述，动车组通过牵引电机将电能转换为机械能驱动列车的直通车轮对。动力轮对通过轮轨带着蠕滑作用，将牵引电机的驱动转矩转换为轮轨之间的牵引力，牵引列车运行。三、动车组牵引方式列车牵引动力系统除包括主变压器、变流器、逆变器等各种动力设备外，还有空调机、空压机、各种风机、蓄电池、辅助逆变器等多种辅助设备，在考虑列车动力配置同时，必须考虑这些设备的布置。目前世界上高速电动车组有两种牵引方式:动力分散方式和动力集中方式。前者以日本为代表;后者以欧洲为代表，列车头尾各有一台动力车.中间为拖车，如果动力不够，靠近动力车的中间车转向架，亦装有牵引电动机，这种动力布置方式实质上是传统机车牵引方式的变形，欧洲主要采用这种方式。随着动车组运行速度的不断提高，欧洲300km/h以上的动车组也转向动力分散的形式。动力集中型高速列车是将这些动力设备全部设置在一辆头车中，全列车的牵引力由集中在动力头车的动力轮对上的电动机提供。这时必须注意两个问题:第一，动力轴的质量必须足够提供牵引力所需的粘着力，否则动力车轮将产生空转，丧失牵引力，不但使电机功率不能发挥反而会损伤车轮和钢轨。第二，动力轴的质量又不能过大，否则在高速运行时会严生过大的轮轨力，损坏钢轨和线路。为此，欧洲高速铁路网在有关的技术规程中规定高速列车的最大轴重不能超17t，在作牵引力计算时轮轨粘着系数值定为:低速启动时:0.2100km/h时:0.17

200km/h时:0.13300km/k时:0.09动力车轴重及轮轨粘着系数的限值给高速列车的动力配置造成了很多困难。如德国设计的ICE1型动力集中型高速列车的动力车每轴功率1200kW，一台动力头车的功率4800kW，较大功率的动力设备和传动机构，使每轴的轴重达到19.5t。尽管它有很大功率的牵引电机，并且可以产生较大的启动牵引力(双机启动牵引力为400kN)，但过大的轴重使欧洲高速路网拒绝接纳。法国的办法是保持动力轴轴重为17t，采用增加动力转向架的方式来满足列车功率和牵引力的需要。即在紧接动力头车的拖车中将靠近动力车的一台转向架设为动力转向架，如用在巴黎伦敦的EUROSTAR型和出口韩国的TGV高速列车都是这样的动力设置。动力集中设置的特点在于集中在头车的动力设备便于检修和集中通风冷却，同时使拖车少负担动力设备的质量和噪声干扰另一种动力系统配置方法，却将全列车分为若干个动力单元，在每一个动力单元中带牵引电机的驱动轴(动力轴)分散布置在单元的每一个或部分车轴上，最重要的是将传动系统的各个动力设备也分散地设置在各个车辆底下，而不占用任何一辆车厢。图1-4(a)即是该类动力配置的一个例子，图示为2辆动力车和1辆无动力拖车(简称2动1拖)组成的一个列车单元。列车可以按需要由若干个单元组成，列车两端必须设有带驾驶室的头车。由图例可见动力系统的主要设备2主变压器(MTr)、变流器/逆变器(C/l)以及空压机、空调机等辅助设备都以吊挂的方式置于各车体的底部。为了平衡质量分配，拖车下面也安装一定的动力设备，图示为一种典型的配置方式，主变压器承担前后2台动力车的功率供给，即2台动力车共用一台主变压器。动力分散布置列车的单元一般可由2~4辆车构成。根据列车的牵引、加速、最高速度等特性决定各单元动力车(M)和拖车(T)的组合。如可能的组合有2M，2M1T，2M2T，3M1T，4M等。图1-4(b)即是该类动力配置的一个例子。它的特点是:(1)包括头车在内的各车厢都用来布置乘客座席和旅客设施。(2)每组单元都具有完善的牵引、制动、控制、信息和辅助电源系统(3)每列编组中设2架受电弓，采用高压线连接以抑制离线和电弧的发生。(4)动力设备分散置于车底下部，设备的工作环境和检修条件较差。动力集中式动力分散式动力集中型动车组为世界许多国家广泛采用，其运行速度也可达到330km/h。动力集中型动车组技术成熟，编组较动力分散型动车组更为灵活。另外，在成本方面，动力集中型两端为动力车，设备集中，动力设备数量少;在车内环境方面，动力集中型驱动装置集中在两端，远离旅客座位，噪声小。动力分散型驱动设备分布在车下，有一定的振动影响。例如现在北京北站开往八达岭的内燃型动车组是典型的动力集中型动车组。比较：动力分散式电动车组的轮径和车体底下空间位置比动力集中方式的小，所以功率小，目前最大为550kW;动力集中方式的大，目前最大可达1200kW。就车组总功率而言，由于动力分散方式动轴多，可以超过10000kW;动力集中方式目前尚未超过10000kW。动力分散方式总功率比动力集中方式大，从而可牵引更多的旅客。启动加速度快。

(一)牵引总功率和轴功率（二）最大轴重和簧下质量根据运用经验，在速度和簧下质量一定时，轨道下沉量随着轴重增加而增加。动力分散方式可以减少线路建设费用，降低轴重。一般轴重在16t以下，300系车降到11.4t。动力集中方式电动车组一般轴重大，规定不超过17t，但ICE车高达19.5t，所以就最大轴重而言，动力集中方式比动力分散方式大，对线路不利。但对轨道的破坏不只是轴重，簧下质量也起着同样重要的作用。日本曾就轴重14t、10t计算了簧下质量与运行速度的关系。结果表明，如果簧下质量不变，即使减轻轴重，对轨道的破坏不会有太大的好转，簧下质量必须与轴重一起减少。（三）黏着利用动力分散方式一般轴重较轻，单轴黏着力也较小，但由于动轴多，可以发挥的黏着牵引力大，而动力集中方式虽然轴重大，单轴黏着力大，但由于动轴少，单轴黏着利用接近极限，可以发挥的总的黏着牵引力小。就启动加速度而言，经计算表明，在低速区段，动力分散方式可以充分利用黏着质量大的特点，动力集中方式黏着质量小，低速时采用恒流控制。（四）制动动力分散方式的一个主要优点是动轴多，对每个动轴都可以施加电力制动和盘形制动，制动功率大，甚至可以超过牵引功率，使列车迅速停车。动力集中方式动轴少，制动功率没有动力分散那么大。（五）制造成本采用动力分散方式电动车组，电气设备分散、总重大、造价高。日本曾用传统机车牵引客车和动力分散方式电动车组作过比较，BD75型机车牵引12辆客车，一列车造价为34240万日元，而583电动车组6辆动力车和6辆拖车的造价为47740万日元。意大利ETR450型10M+1T一列车造价2200万美元，法国M-P型IM+8T+1M一列车造价1300万美元，也说明动力集中方式电动车组造价比动力分散方式电动车组低得多。(六)维修费用由于动力分散方式电动车组的每辆动力车司装有一套电气设备，维修工作量大。就拿TGV-A与TGV-P来比较，由于电动机由12台减少到8台，中间车由8辆增加到10辆，每座.位公里的检修费用TGV-A比TGV-P低20%。四、动车组供电牵引系统发展概况日本从1964年首条高速线开通以来，动车组从0系发展到700系，从直流传动发展到交流传动，运营速度从210km/h~300km/h，一直坚持动力分散模式。法、德两国原先一直推崇动力集中牵引的动车组模式。法国以直流传动速度260km/h起步，经过同步电机传动，第三代实现三相交流异步电机传动高速动车组，而下一代的AGV动车组改用动力分散式，速度为320~360km/h。四、动车组供电牵引系统发展概况德国ICE1、ICE2高速动车组率先采用交流异步电机传动.实现280km/h的运营速度，采用动力集中传动方式。然而ICE3新一代高速动车组也转而采用动力分散方式(2M2T)。可见，开发300km/h以上高速动车组采用动力分散是目前世界的发展趋势。五、牵引变流器与牵引电机的参数匹配一台变流器的容量由它可能传送的最大电流和输出的最大电压的乘积来表示，主要受半导体器件中允许的最大温度和电场强度所限制，对于一定的冷却方式，变流器的容量由元件参数决定。相反，选定某种元件后，其容量受冷却方式限制。对于机车，变流器很少同时输出最大电流和最高电压，这是因为启动时要求输出最大电流而此时输出电压最低；随着速度增加，变流器的输出电压增加达到最大值，电动机的输出功率达到最大，但输出力矩却反而减少，电流也逐渐减少。在考虑牵引电机的容量时，在最大速度相同的情况下，牵引电机的容量主要取决于电磁方面的最大允许转矩和热方面的最大允许损耗。后者很大程度受逆变器供电质量，冷却效果及电机本身的绝缘材料的影响。牵引电机的最大力矩与电压平方成正比，与电流频率近似成反比。变流器与牵引电机容量的匹配是指机车在运行过程中较好地发挥各自的设计容量。机车的牵引特性一般可以分为2个区：从启动到额定速度的恒力矩区以及从额定速度到最高速度的恒功率区。在恒功率区逆变器输出U/f为常数，牵引电机的电流减少（比启动电流小，故也认为是在磁场削弱状态）。因此在不同工况对逆变器和牵引电机的要求有差异，于是出现了两者的容量匹配问题。变流器与牵引电机有三种匹配方式：：（1）大（容量）变流器小（容量）电机牵引电机在额定速度点发出的转矩近似为最大值（颠覆转矩）。从vn到vmax速度范围内，逆变器输出电压不变，仅频率增加，牵引电机处于磁场削弱状态。电机转矩与速度的平方成反比，转矩速度特性偏高处于恒功率曲线下方。若要电机输出恒功率，则变流器输出电压就不能保持恒定，应继续增加，且恒功区越宽，电压提高就要越多。此时，若变流器按启动时最大电流设计，电压按最高速度对应的电压设计。则逆变器的容量利用率差（因为最大电压和电流不会同时出现），电机在整个速度范围内由于逆变器提供了足够的电流和电压，转矩特性得到较好利用。按照这种思路确定的变压器尺寸最大，而电动机尺寸最小，故有大变流器小电机的特点。（2）小逆变器大电机牵引电机的尺寸不是根据额定速度点vN来确定，而是根据最高速度vmax确定。也即vmax点发出的转矩为电动机的颠覆转矩。机车提供所要求的牵引力。从vN到vmax随速度增加，变流器输出电压保持恒定，颠覆转矩从vmax开始按转矩与速度的平方成反比的规律增加。则在vmax以下各个速度点，电机能够发出的转矩比恒功率所要求的大得多。那么电机在转矩方面的设计没有得到充分的利用。但对变流器而言，从起始速度v0到额定速度vN，电压随频率成正比提高（因为电压频率比要固定），电机输出恒转矩。在vN点开始进入恒功区，之后逆变器输出电压不变。因此逆变器几乎在整个速度范围内都保持输出电流不变，元件的容量得到了充分发挥。(3)系统匹配方式介于上述两者之间。即牵引电机和变流器发挥的功率与设计容量相比都不是最佳，然而在进行系统设计是既考虑了两者的关系，又兼顾了机车的牵引性能。从整体上看是一个比较经济的系统。第四节动车组牵引特性及控制策略一、动车组牵引特性牵引特性定义：机车牵引力与速度之间的关系。下面以ICE和TGVEurost