編者按：變頻技術(shù)的發(fā)展讓電力牽引系統(tǒng)在很大程度上有了變化。目前世界上德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家研制的地鐵和輕軌車(chē)輛幾乎全部采用交流變頻調(diào)速牽引技術(shù)。 隨著變頻技術(shù)的發(fā)展，使電力牽引系統(tǒng)有了很大的變化，其牽引與調(diào)速系統(tǒng)由最初的變阻調(diào)速發(fā)展到斬波器調(diào)速，進(jìn)而發(fā)展到應(yīng)用交流三相異步牽引電動(dòng)機(jī)采用調(diào)壓變頻調(diào)速（VVVF）的牽引技術(shù)。目前世界上德、日等發(fā)達(dá)國(guó)家研制的地鐵和輕軌車(chē)輛幾乎全部采用交流變頻調(diào)速牽引技術(shù)。 例如，根據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)的德國(guó)采用BR120型交流變頻牽引電力機(jī)車(chē)試驗(yàn)的結(jié)果表明，這種性能的機(jī)車(chē)比直流牽引車(chē)輛具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)： 1）在相同粘重時(shí)牽引力提高30%； 2）功率因數(shù)高（cos漬可達(dá)到1），電網(wǎng)利用率提高30%； 3）由于它采用電力電子器件取代了有觸點(diǎn)元件，維修費(fèi)可降低50%； 4）無(wú)故障運(yùn)行超過(guò)40萬(wàn)km； 5）節(jié)能顯著，采用GTO變頻器的交流電牽引裝置比相同容量使用斬波調(diào)速的直流牽引裝置效率可提高6%～7%。 據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，一輛5600kW的機(jī)車(chē)每小時(shí)可節(jié)電392kW，若按年運(yùn)行3000h計(jì)算，則每年節(jié)電可達(dá)117.6萬(wàn)kW。 國(guó)際上在交流牽引處于領(lǐng)先水平的日本和德國(guó)，基本都是采用PWM（交-直-交）型GTO-VVVF逆變器（簡(jiǎn)稱(chēng)GTO變頻器）和異步牽引電動(dòng)機(jī)配套組成變頻牽引系統(tǒng)。 日本在1990年后生產(chǎn)的GTO變頻器容量就達(dá)到了4500V/3000A。日本于1991年11月統(tǒng)計(jì)公布的所有日本交流變頻調(diào)速車(chē)的主要參數(shù)基本上都是采用由日立、東芝、三菱電機(jī)、富士電機(jī)和東洋公司制造的GTO變頻器。東洋公司從1986年到1990年底止，就已為23種車(chē)型提供了GTO變頻器。 近年來(lái)，德、日等國(guó)家新研制的地鐵和輕軌列車(chē)，幾乎全部采用交流變頻牽引技術(shù)；而用于交流牽引系統(tǒng)的新型三點(diǎn)式逆變器，在德國(guó)和日本則已有應(yīng)用。1993年德國(guó)就已經(jīng)有成千臺(tái)用此方案構(gòu)成的IGBT三點(diǎn)式逆變器用于輕軌電車(chē)上。IGBT器件與可關(guān)斷器件GTO相比有較多優(yōu)點(diǎn)。IGBT為電壓驅(qū)動(dòng)，其開(kāi)關(guān)頻率高，抗干擾和貫穿短路保護(hù)能力強(qiáng)，損耗小，性能好及工作可靠，雖然IGBT耐壓不如GTO高，但采用新型的三點(diǎn)式電壓型逆變器，則可用耐電壓等級(jí)低一半的器件，而且還有效地減少了諧波電流，抑制了電磁噪聲。因此，目前高壓大電流的GTO和IGBT模塊構(gòu)成的變壓變頻裝置和微機(jī)技術(shù)在機(jī)車(chē)車(chē)輛上的應(yīng)用已取得了很大的進(jìn)展。 4變頻技術(shù)在我國(guó)城市交通車(chē)輛上的應(yīng)用根據(jù)有關(guān)資料報(bào)導(dǎo)，廣州本田公司已用200臺(tái)變頻電車(chē)取代了152臺(tái)電阻式控制的舊電車(chē)和48臺(tái)斬波控制電車(chē)。在實(shí)際的營(yíng)運(yùn)路線(xiàn)上，分別對(duì)各種電車(chē)進(jìn)行了耗電測(cè)定。 測(cè)量結(jié)果表明，新型車(chē)耗電量為電阻式控制車(chē)的72.6%。根據(jù)他們對(duì)200臺(tái)新型變頻車(chē)與200臺(tái)舊車(chē)一年的耗電量比較計(jì)算，新型車(chē)的耗電約減少24%。由此可見(jiàn)采用變頻技術(shù)的車(chē)輛節(jié)電效果十分明顯。因此，我國(guó)電子工業(yè)部在電子工業(yè)早在“九五”規(guī)劃中就將以變頻牽引裝置為代表的節(jié)能技術(shù)列為發(fā)展的重點(diǎn)。 我國(guó)于1996年研制成功了AC4000型交流牽引電力機(jī)車(chē)。目前DC750V系統(tǒng)下的地鐵車(chē)輛每臺(tái)牽引電機(jī)功率為90～160kW，因此采用600～1000A/1200VIBGT構(gòu)成的三點(diǎn)式逆變器牽引系統(tǒng)，已能達(dá)到所需的容量。我國(guó)原來(lái)規(guī)劃的廣州地鐵和上海地鐵準(zhǔn)備用直流斬波調(diào)速車(chē)，后考慮到與國(guó)際先進(jìn)水平、節(jié)約能源及經(jīng)濟(jì)合理性等因素，最終確定了選擇三相交流異步牽引機(jī)變頻調(diào)速的傳動(dòng)方案。