变频牵引技术在国外的应用情况

    随着变频技术的发展，使电力牵引系统有了很大的变化，其牵引与调速系统由zui初的变阻调速发展到斩波器调速，进而发展到应用交流三相异步牵引电动机采用调压变频调速（VVVF）的牵引技术。目前世界上德、日等发达国家研制的地铁和轻轨车辆几乎全部采用交流变频调速牵引技术。  
    例如，根据有关资料报导的德国采用BR120型交流变频牵引电力机车试验的结果表明，这种性能的机车比直流牵引车辆具有以下显著的优点：  
1）在相同粘重时牵引力提高30%；  
2）功率因数高（cos渍可达到1），电网利用率提高30%；  
3）由于它采用电力电子器件取代了有触点元件，维修费可降低50%；  
4）无故障运行超过40万km；  
5）节能显著，采用GTO变频器的交流电牵引装置比相同容量使用斩波调速的直流牵引装置效率可提高6%～7%。  
    据有关资料报导，一辆5600kW的机车每小时可节电392kW，若按年运行3000h计算，则每年节电可达117.6万kW。  
    国际上在交流牵引处于水平的日本和德国，基本都是采用PWM（交-直-交）型GTO-VVVF逆变器（简称GTO变频器）和异步牵引电动机配套组成变频牵引系统。  
    日本在1990年后生产的GTO变频器容量就达到了4500V/3000A。日本于1991年11月统计公布的所有日本交流变频调速车的主要参数基本上都是采用由日立、东芝、三菱电机、富士电机和东洋公司制造的GTO变频器。东洋公司从1986年到1990年底止，就已为23种车型提供了GTO变频器。  
    近年来，德、日等国家新研制的地铁和轻轨列车，几乎全部采用交流变频牵引技术；而用于交流牵引系统的新型三点式逆变器，在德国和日本则已有应用。1993年德国就已经有成千台用此方案构成的IGBT三点式逆变器用于轻轨电车上。IGBT器件与可关断器件GTO相比有较多优点。IGBT为电压驱动，其开关频率高，抗干扰和贯穿短路保护能力强，损耗小，性能好及工作可靠，虽然IGBT耐压不如GTO高，但采用新型的三点式电压型逆变器，则可用耐电压等级低一半的器件，而且还有效地减少了谐波电流，抑制了电磁噪声。因此，目前高压大电流的GTO和IGBT模块构成的变压变频装置和微机技术在机车车辆上的应用已取得了很大的进展。  
    变频技术在我国城市交通车辆上的应用根据有关资料报导，广州本田公司已用200台变频电车取代了152台电阻式控制的旧电车和48台斩波控制电车。在实际的营运路线上，分别对各种电车进行了耗电测定。  
    测量结果表明，新型车耗电量为电阻式控制车的72.6%。根据他们对200台新型变频车与200台旧车一年的耗电量比较计算，新型车的耗电约减少24%。由此可见采用变频技术的车辆节电效果十分明显。因此，我国电子工业部在电子工业早在“九五”规划中就将以变频牵引装置为代表的节能技术列为发展的重点。  
    我国于1996年研制成功了AC4000型交流牵引电力机车。目前DC750V系统下的地铁车辆每台牵引电机功率为90～160kW，因此采用600～1000A/1200VIBGT构成的三点式逆变器牵引系统，已能达到所需的容量。我国原来规划的广州地铁和上海地铁准备用直流斩波调速车，后考虑到与国际先进水平、节约能源及经济合理性等因素，zui终确定了选择三相交流异步牵引机变频调速的传动方案。