永磁牵引体系：我国把握了最先进的高铁牵引技能

发布时间：2023-04-26 19:01:36   来源：体育竞猜bob

　　2015年6月24日，由我国铁路总公司安排装载株洲所自主开发的永磁牵引体系的高铁进行首件判定，判定现场单台电机的功率显现到达690千瓦，这标志着我国高速铁路具有了国际上最先进的牵引技能，让我国成为国际上少量几个把握高铁永磁牵引体系技能的国家，使得我国高铁动力技能真实进入到了“永磁年代”！同年，“永磁高铁牵引体系经过首轮线路实验查核”被两院院士评为当年的我国十大科技展开新闻。

　　2017年6月2日，全球首列虚拟轨迹列车在中车株洲电力机车研讨所初次露脸。

　　牵引体系是完结轨迹交通车辆能量转化的要害，被喻为列车的“心脏”，它决议了车辆的速度和功能，在有着“配备工业之花”之称的铁路配备范畴，犹如皇冠上那颗璀璨夺目的明珠。

　　纵观国际轨迹交通展开史，从蒸汽到内燃再到电力，一代牵引体系决议一代机车车辆。作为机车车辆晋级标志的牵引体系，一向为国际上极少量国家所把握，并作为最要害的中心技能，严厉约束技能转让，只有当新一代的牵引体系进入老练批量商业使用阶段，国外现已筛选的上一代技能才会以商场换技能的方法对外转让。

　　作为新我国专为轨迹交通电力牵引树立的第一家研讨机构，从1959年树立至今，中车株洲电力机车研讨所（下称“株洲所”）不管是在从前的“直流传动”仍是现在的“沟通传动”年代，一向是这个范畴的领军企业。

　　20多年前，我从浙江大学电机系结业后，分配到了株洲所，不久后，有幸在公司老专家的带领下，参与了其时国外公司刚推向商场、最先进的沟通传动异步电机牵引体系的研讨。

　　尔后，经过将近20年的不懈努力，我国工程院院士、时任株洲所董事长丁荣军带领团队“弯道超车”，成功研宣布我国彻底自主的沟通传动异步牵引体系，该项效果使我国跻身国际上少量能够独立把握沟通传动技能的国家之列。

　　在沟通传动异步牵引体系之后，永磁牵引以其高效和高功率密度的天然优势，为轨迹交通牵引技能带来一场新的革新，毫不夸大地说，谁具有永磁牵引技能，谁就把握下一代高铁的话语权。

　　2003年8月，我在国外参与一场学术沟通会议，一位国外专家宣布了关于“永磁同步牵引体系是下一代轨迹交通牵引体系技能展开趋势”的讲演，引起了我的极大爱好。我其时就有一种预见，永磁同步牵引体系极有或许替代已遍及使用的沟通异步电机牵引体系，引发牵引技能的一场“革新”，成为轨迹交通下一代牵引体系的主流产品。

　　其时国外有许多同行现已开端技能研讨和储藏了，而且现已有样机投入实验，在起跑线多年了。我暗下决心，在沟通传动异步牵引年代，咱们是追逐者，在永磁年代，咱们不能还走“落后、再追逐”的老路，咱们要抢抓机会，自动布局。

　　回国后，我立刻向株洲所领导汇报了这个“新情报”。尽管正好是异步牵引体系开花成果的要害时期，所内资源极度严峻，可是，丁荣军院士等领导、专家仍是大力支持这个主意，公司永磁牵引技能研发团队也很快敲定。

　　最让我感动的是，现已退休在家含饴弄孙的国务院特殊津贴专家、国家“八五”科研攻关先进个人、詹天佑成就奖获得者黄济荣，一传闻株洲所要搞永磁牵引技能，立刻自动请缨，返聘参加这个团队。他还专门写了副“板凳要坐十年冷，文章不写半句空”的对联，张挂在办公室墙壁上勉励咱们。

　　壮心不已的还有资深电机专家柯以诺，这位从前在上个世纪90年代激辩日本专家，迫使对方承认错误，为我国6K机车技能引进拯救3000多万美元丢失的白叟，不管老伴劝止，再次返聘公司，把退休后多年搜集的10多本技能文献悉数交给研发团队。

　　我想，正是由于有这样一批心爱、可敬的老专家，咱们的轨迹交通工业才展开得这么好，这么快。

　　所谓永磁牵引体系，便是改动以往电机依托异步电磁感应励磁的传动方法，经过参加永磁体，树立物理磁场，完结电机同步传动。

　　与传统的沟通异步传动方法比较，永磁同步传动技能有用提升了体系功率，一起，由于电机功率的进步和功率密度的进步，电机体积能够缩小20%~30%。

　　研发团队首要做的事便是基础研讨，其时大功率永磁牵引技能归于前瞻性中心技能，发达国家对研讨效果严厉保密，许多成员甭说没有触摸过永磁技能，其时连研讨目标都还仅仅一个含糊的概念，一切都只能在探索中行进。

　　那阵子，我真的为永磁牵引技能入神，一有时间就开端揣摩。有一天晚上，我去北京开会，在机场候机的时分，想起一个技能问题，就从包里拿出了纸和笔，靠着座椅现场计算。没想到，一会儿就沉溺进去了，机场催着登机的播送都没听见，误了飞机只好在机场邻近找酒店住了一个晚上，第二天才赶去开会。

　　2005年，依托国家“863”方案串联式混合动力车用永磁电机项目，咱们进入本质性的永磁电机规划开发阶段。

　　很快，规划方案与图纸有了，可其时制造工艺跟不上，由于永磁体磁性大，稍不留神就会“跑”到电机铁心外表去了，教授级高级工程师符敏利只好蹲守在车间，他花费了整整两天，一块一块亲手将永磁体嵌装到电机里，协助工艺人员规划制造流程和加工方法。

　　这台功率仅为5千瓦的永磁电机样机，是株洲所开发的第一个真实意义上的永磁电机。又过了一年多，咱们研宣布了额定功率100千瓦的永磁电机，到2008年就完结批量老练装车，现在这款电机现已成功使用到国内10多个城市3000多辆城市电动公交车。

　　由于永磁电机比一般的汽车电机的功率要高5%左右，强壮的节能优势，成为株洲地点电动汽车商场的中心竞争力之一。

　　那个时分，永磁同步牵引体系在轨迹交通范畴使用方面仍是一片“处女地”，国外包含西门子、庞巴迪、阿尔斯通和东芝等公司从上世纪90年代就展开了很多的研讨，可是在使用方面一向未能获得本质打破。

　　从2009年开端，咱们着手研发地铁车辆用永磁同步牵引电机。2011年，首台样机完结悉数地上实验。2012年末，永磁牵引体系在沈阳地铁上装车查核运转。

　　2013年，这列装载株洲所永磁牵引体系的地铁成功完结“零毛病”载客运营10万公里，这项效果，填补了国内轨迹交通范畴永磁牵引体系装车使用的空白。

　　永磁牵引体系在地铁上的成功，给了咱们团队很大的鼓动，不过，咱们要跑到国际领先方位，还必须拿下高铁永磁牵引体系！

　　高效节能是永磁牵引技能最杰出的优势，与传统的牵引技能比较，选用永磁牵引技能，能够使电机的额定功率到达98%上，比传统电机进步5个百分点，损耗下降58%，明显下降了列车牵引能耗。

　　但是，在高速运转的情况下要想研发出安稳、牢靠的永磁牵引体系，对整个体系的匹配、体系的操控和维护战略都比以往的地铁、电动汽车的难度大得多，特别是由于永磁体在列车高温、轰动和反向强磁场等杂乱环境下，还或许发生失磁，一旦失磁，列车将失掉动力，严峻影响铁路运输次序，成果不敢幻想。

　　团队遇到的最大应战便是电机温度操控，在实验傍边，当电机温度到达必定值，永磁体就彻底退磁，整个电机磁场就彻底失效，体系无法正常作业。

　　永磁电机的温升实验需求长时间不间断进行，要求24小时守着呼呼旋转不断的电机，不放过任何一个细节和数据，一点一滴的检测和记载完结。

　　刚好又是8、9月，株洲湿润、炽热，整个实验室就像一个巨大的蒸笼，温度最高的时分到达40多摄氏度，一进实验室就汗流如注，团队的一切成员都经历过相似的体会，有人戏称这是免费的“桑拿”。

　　为给电机降温，咱们想尽各种方法，终究攻克难关。电机试制完结后的型式实验成果显现，电机均匀温升有用下降30K，轴承温升下降高达50K，终究顺畅经过各项实验查核及主机厂FAI，完结了成功装车。

　　2013年12月，高铁永磁同步牵引体系开端样机地上实验查核阶段，因电机转速高达6000转/分，但操控电机的逆变器由于功率大，受限于高压大功率IGBT的特性，开关频率低（1秒钟能够经过开关操控电机的次数），电机转速越高，每一转可用的调理才能越弱，运转越不安稳，而这又恰恰是决议高铁能否高速的要害。

　　在屡次测验失利后，电机操控技能担任人文宇良决议从头规划电机的操控算法，但是此刻永磁电机现已出产完结，依照项目方案，春节后立刻开端一切体系地上查核实验。

　　也便是说，他必须在两个月内处理这个问题。那两个月，他抛妻别子，直接住进办公室，没日没夜地干，总算成功开发了根据电流闭环的永磁电机方波操控算法，成功处理了永磁电机在方波形式下电流不安稳的技能难题，确保了项目的顺畅推动。他自己却由于超负荷作业和不规则饮食，引发严峻的肠胃炎，最终不得不住院治疗。

　　跟着项目的推动，整个团队弦绷得越来越紧， 到了2014年下半年，团队进入“全天候”作业阶段。2015年6月24日，团队迎来了最为严峻的时间。这一天，由我国铁路总公司安排装载株洲所自主开发的永磁牵引体系的高铁进行首件判定。当判定现场单台电机的功率显现到达690千瓦的时分，现场一切人欢腾了，这意味着公司研发的永磁高铁牵引体系发明了国内的最大功率。

　　判定专家以为，这套永磁同步牵引体系，使我国高速铁路具有了国际上最先进的牵引技能，有力地提升了我国高速铁路的技能水平，再次向国际标明我国高速铁路彻底具有自主立异的技能才能，让我国成为了国际上少量几个把握高铁永磁牵引体系技能的国家，使得我国高铁动力技能真实进入到了“永磁年代”！同年，“永磁高铁牵引体系经过首轮线路实验查核”被两院院士评为当年的我国十大科技展开新闻。

　　到2018年5月，国内首列永磁高速动车组完结30万公里运营查核，体系整体功能安稳，运转杰出。