摘要：随着科学技术的发展，推动了铁路系统的高速发展。尤其是电力电子技术的应用，给铁路机车牵引动力的发展指明了全新的发展方向，进一步提高了铁路机车的运行效率。因此，相关工作者必须重视电力电子技术的研究，不断创新，研制出更多的设备应用到铁路系统当中，推动铁路系统的智能化、自动化发展。
关键词：电力电子技术;铁路机车;牵引动力
电力机车或动车的电力牵引电动机将电能转换为机械能，驱动铁路列车、电动车组和城市轨道交通电动车辆组运行。主要由电源、牵引变电所、接触网（接触轨）、轨道回路和电力机车、动车组等环节构成的系统以实现电力牵引。电力牵引按照向电力机车、动车组供电的电流性质不同，分为工业标准频率（50 Hz或60 Hz）单相交流制，简称工频单相交流制，是20kV，25 kV，低于工业标准频率的低频（一般为16 2/3 Hz）单相交流制，电压为110kV，15 kV和直流制，电压为 600，750，1 500，3 000 V等4 种类型（该分类不适用于磁浮铁路）。按照应用领域，则区分为干线线路电力牵引、工矿运输电力牵引、城市轨道交通电力牵引（地下铁道与轻轨交通）和城市有轨电车等。各种电流制的电力牵引供电系统和电力机车、动车的设备有较大差别。主要是增加了供电系统装置，使其一次投资费用按其他牵引动力形式要高些。另外，交流制整流器电力机车和动车产生高次谐波和负序电流，对电力系统的安全、经济运行有一定影响;谐波的存在和高压接触网及其回流网络的不对称，对沿线平行接近的电信线路将产生干扰电压，影响通信质量和人身安全;直流电力机车和动车负荷在回流时存在迷散电流，对地下金属管道和地下建筑物形成腐蚀作用，都需采取有效措施进行防护和限制。
1、铁路机车牵引技术的发展
我国铁路在发展的过程中已经形成相对稳定的管理理念，管理中重视生产，重视经济效益的发展，忽视资产的投入，资产合理的使用。在发展的过程中，所固有的管理理念已经根深蒂固，不便于铁路企业的改革。在铁路企业中管理机制落后，不能满足现在铁路企业的发展要求。随着经济的快速发展，管理方式所存在的问题众多，导致铁路企业发展缓慢，不利于其经济实力的提升。机车的使用情况不按照规章制度，以及策划使用后的保养问题并未落实到相对的部门，机车的保养问题易被忽视，部门与部门之间对机车的保养出现责任互推的局面。在实行的过程中出现混乱，机车保养无法正常的落实。在发展的过程中制度不完善，以前制度的设定并不符合现在企业的要求，企业的发展不断出现新的问题和情况，制度不完善无法解决所存在的问题，加之制度实行不严格，问题日益凸显，影响发展。
机械设备的发展，带动了铁路机车设备的发展。在铁路机车设备的最初时期，很多机车设备的主要动力来源于蒸汽，而蒸汽式机车也是铁路系统的第一代机车，标志着人类社会的道路运输正式进入到了全新的发展时期。蒸汽类型的机车因其动力较弱，操作繁琐等问题，难以满足交通运输发展的需要，同时由于其主要以煤炭作为主要燃料，不仅消耗大量的能源，而且还排放大量的二氧化硫，对周围的环境造成了严重的污染。于是，在科学技术的发展推动下，电力类型的机车设备越来越多的应用到铁路运输当中，提高了机车设备操作效率的同时，也使得机车设备的牵引动力更为强大。近年来，晶闸管整流器类型的机车设备越来越多，推动了铁路机车电子化的发展。该类型的机车设备不仅具有电力类型机车设备的良好性能，而且还能够高效率的控制电能，实现了机车设备的高效率运行。例如当前我国自主研发的韶山系列电力机车等，就是在牵引动力方面引入了电力电子技术。此外，我国还自主开发了斩薄调压技术，实现了不使用开关的情况下，通过脉冲技术的应用，将触网电压直接牵引到发动机上，为铁路机车的电动机，在一定范围内提供了持续不断的稳定电压。
2、电力电子技术概述
2.1 电力电子技术
相比较传统的电子技术，电力电子技术利用了如GTO、晶闸管等电力电子元器件，对电能实现了优化控制。该项技术既可以将电力的功率调高到兆瓦的水平，也可以将其调低到1瓦以下。在铁路机车设备中引入该项技术，实现了机车电能的精准控制，使得机车可以按照人们的设计要求进行运行，不仅提高了铁路行业电能的利用效率，而且还提高了电力类机车的运行效率。
2.2 电力电子技术的应用优势
在铁路机车牵引动力中，应用电力电子技术，不仅可以有效的提高机车本身的运行速率，而且还具有以下优势：（1）电力电子技术可以对当前铁路机车的交流电机进行优化，在满足铁路机车基本性能要求的基础上，缩小了电机设备的体积，解决了传统铁路机车设备安装与运行时间长等问题。此外，电力电子技术还可以有效的优化铁路与轮轨之间的摩擦力，提高了机车设备的牵引功率。（2）电力电技术可以为铁路机车的运行提供持续稳定的动力，相比较传统的电力技术，铁路机车的运行稳定性和安全性大幅度得到了提高。（3）解决了铁路机车存在的电刷与转向器磨损问题，有效的控制了电动机无换向器的控制，确保了铁路机车运行过程中的稳定性。
3、电力电子技术在铁路机车牵引动力方面的应用
20世纪50年代，由于二次世界大战后百废俱兴，在世界范围掀起了铁路牵引动力技术改革的浪潮，电力牵引首先在欧洲、前苏联、日本等一些国家开始广泛采用。由于电力牵引的技术经济综合优势十分明显，加以70年代出现了世界性石油危机，愈益促进了它的发展。至80年代末，上述主要国家都达到以占本国铁路总里程1/4～1/3左右的电气化铁路，承担其2/5～3/4的客货运输总周转量。在此期间，轴功率1000 kW以上的大功率、高速、高性能的交流一直流一交流传动电力机车和晶闸管整流器电力机车，相继研制成功投入商业运营，推动了高速铁路和重载运输电力牵引的发展增强了铁路运输与航空、公路运输的竞争能力。许多国家的铁路运营实践表明，牵引动力电气化已成为铁路技术改革的方向，是实现铁路现代化的重要步骤。近年来，传统的交流电控制牵引力模式，已经难以满足铁路机车设备实际运行的要求，很多地区都积极引入了新技术和新材料，以期满足当前社会发展的需要，实现铁路系统的可持续发展。尤其是多频率的交流电牵引驱动的应用，正式标志着电力电子技术实现了铁路机车牵引动力的优化升级，其具体表现在以下几个方面：
3.1通过四象限变流器的有效利用，降低了铁路机车运行过程中，电网中存在的电流谐波分类，提高了电力供应的质量，确保了铁路机车运行过程中不会受到交流电动力产生的信号干扰，进一步提高了铁路系统运行的稳定性。
3.2利用交流传动电力电子技术，改善了供电电网的电工功率，使其接近于1功率，有效的降低了电网当中的电能损耗。此外，它还可以通过再生制动的方式，对电网实时反馈电能的相关信息，提高了电能质量的同时，也达到了节能减排的目的。
3.3利用电力电子技术，可以优化铁路机车牵引与制动之间的关系，例如，利用设置在铁路机车上的位置转换开关，可以实现了在主电路上对牵引、制动的自动转换，有效的避免了人工操作所可能存在的错误，提高了转换的效率，使得整个操作过程更加的简便和可靠。
4、结语
为了满足社会发展的需要，铁路行业正朝着速度更快、稳定性更高、成本更低廉的方向发展。尤其是电力电子技術在铁路机车当中的应用，优化了机车设备的结构和性能，提高了铁路运输的效率。因此，研究分析电力电子技术与铁路机车牵引动力的发展具有重要的现实意义。
参考文献
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