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浮思特电力电子技术辅助铁路行业的发展

随着电气化铁路在全球范围的快速推进，大城市中成熟的地铁和轻轨网络带来了巨大的动态电负荷，对电网质量形成挑战。铁路供电系统中广泛使用的速度驱动器、功率转换设备和频率转换器产生谐波污染，影响整个电气系统的稳定性。然而，最新的电力电子技术发展，如IGBT、IPM模块，使得电力系统的高效度与灵活调控成为可能，为铁路电气化带来革新，在牵引变压器、辅助电力系统、能量回收制动等多个方面实施应用。

【1】电力电子技术在铁路系统中的应用概况

自19世纪初以来，电力电子技术历经百余年的发展，逐渐演变至今天广泛应用于铁路系统中。从汞弧整流器、热阴极管到晶闸管和IGBT，电力电子技术始终是推动牵引车辆和供电系统革新的核心动力。 现代化铁路中，牵引变压器、辅助电源、整流器、再生制动和电压调节等多个关键环节，都离不开高效的电力电子转换器的支持。

【2】牵引电力电子变压器的革命

伴随着高频变压器技术和半导体器件的显著改进，电力电子变压器的研究取得了长足进步。这种新型变压器减少体积重量，降低能量损耗，并在铁路牵引系统中可行性大大增强。通过采用高频激励的方法，减少磁容积，实现更为紧凑的电力转换设备设计。高频变压器材料创新，如纳米晶体材料，确保了变压器在高频运作时仍保持高导磁率和低能耗。

【3】铁路系统中辅助电源系统的进步

牵引列车的辅助电源系统负责将电力供给车辆中的非动力设备。系统容易受到电压波动的影响，影响列车的运行安全和乘客舒适度，牵引变压器能源的稳定供应至关重要。电力电子技术通过并联技术，提升系统的可靠性与冗余性。同时，也进行了对辅助电源系统过电压和电压波动的研究与控制，以确保整个系统的稳定可靠运行。

【4】再生制动与能量回收

再生制动技术的研究和应用表明，可以显著节省能耗，但这种节能技术需要依赖于电力电子转换器的高效配合。 通过改进牵引电动机的设计，使其在制动时能够反向工作，发挥发电机的作用，存储回收的能量。中间存储设备，如电池和超级电容，用于平衡再生能量的间歇性，以确保连续供电。

【5】电力电子补偿器在轨道系统中的应用

为了解决铁路供电系统中的电能质量问题，保证电网稳定性，现代电力电子补偿器技术发挥了重要角色。通过使用有源滤波器，减轻谐波干扰和闪烁，提升供电的稳定性和效率。牵引变压器通过电子逆变器进行输出相位调节，以实现更佳的负载平衡。

【6】牵引电机控制技术的发展

从交流电网和电机直联到采用硅控整流器技术控制的异步电机或感应电机，牵引电动机的控制技术经历了显著的发展。现代化的电力电子转换器和模块化设计，使铁路车辆更具吸引力与经济性。

铁路行业的激烈竞争和新格局催生了众多突破性的电气化铁路车辆设计，这些设计当然对客户有吸引力且运营经济，这在很大程度上得益于高性能电力电子转换器和高度模块化。我们回顾了电力电子变流器在牵引供电系统中的历史、应用和最新趋势，也可以了解到电力电子技术在包括牵引变压器、牵引辅助供电系统、再生制动、功率补偿器和牵引电机控制系统中不可分割的重要性。

科技自立自强让中国铁路发展的动能更澎湃

复兴号家族中最“抗冻”、最智能的成员——CR400BF-GZ型复兴号高寒智能动车组落户黑龙江，春运期间首次在我国最北端高寒地区开行。这标志着时速350公里复兴号动车组再次刷新极寒运行纪录，中国高铁实现新突破。（科技日报）

科技自立自强是国家强盛之基、安全之要。十年间，在科技创新的强力驱动下，中国高铁事业飞速发展，从引进、消化、吸收再创新到自主创新，让“复兴号”引擎轰鸣神州。

科技创新让铁路高质量发展成色更亮。十年间，“四纵四横”高铁网提前建成，“八纵八横”高铁网加密成型，截至2021年底，全国铁路营业里程达到15万公里，其中高铁4.2万公里，高速度、高品质的高铁，让“双城”不再有时空上的隔阂。在路网布局不断完善的同时，铁路技术装备水平更先进。复兴号采用的254项重要标准中，中国标准占到84%，整体设计和关键技术全部自主研发。如今复兴号家族已形成系列化产品，能够适应高原、高寒、湿热、风沙等多种运行环境需求。放眼望去，复兴号奔驰在祖国广袤的大地上，中国铁路正以前所未有的精神和活力奋勇向前，向世界彰显创新中国的活力、流动中国的魅力。

科技创新为铁路筑牢高效安全网。安全是铁路运输的生命线,在科技的助力下，一项项先进技术在高铁得到成功应用，让人们收获更多的安全感和归属感。看高速铁路，建成了世界上最现代化的铁路网和最发达的高铁网；看高原高寒铁路，破解了高原地区隧道岩爆、高地温防控和高原峡谷区桥梁建造技术难题；看重载铁路，构建了涵盖25吨、27吨、30吨不同轴重等级的重载铁路成套技术和标准体系。此外，北斗导航、5G、大数据等先进技术也在高铁得到成功应用。科技为铁路发展插上翅膀，在科技的助力下，铁路运输更加安全畅通。

科技创新融入民生福祉。铁路部门充分运用高铁科技创新成果和运营实践经验，让智慧出行成为民众出行的“标配”。网络购票的推出，只需动动手指，就能够购买到火车票；电子客票的普及，更是省去了取票这一环节；刷脸、刷证进站，减少了排队等待时间；“铁路畅行”扫码服务，旅客只需要手机扫码，即可查询列车运行信息，畅享餐饮选购、补票升席、遗失物品查找、重点旅客等便捷服务，让旅客出行省心舒心。科技创新让铁路服务越来越人性化，越来越接地气，时至今日,一台手机就可以走天下，让民众实实在在享受到铁路科技发展带来的红利。

窗外寒风凛冽，车内温暖舒适，在体验中国高铁快速发展带来便利的过程中，笔者也感受祖国的繁荣昌盛。相信铁路部门定会不负使命，逢山开路，遇水架桥，让“流动的中国”更加欣欣向荣，更加富强美好！（简艳杨康）