1 引言
多年來我對機車上的牽引變頻器稱為變流器總有些茫然,，我們通常稱交流變直流或直流變交流的設備為變流器,。機車變流器分明是將50hz交流，變?yōu)?～50hz變化頻率的交流,，應屬變頻器,，為何稱變流器？冥冥之中似有些怨忿,，又有所期待,。
圖1所示的和諧5型動車組牽引變流器結構組成圖，其機車的外形圖如圖2所示,。
我國高鐵呈現井噴式發(fā)展,。剛剛通過486.1km/h運營線路速的世界紀錄，今年又將打破法國阿爾斯通570km/h的試驗線路速度世界紀錄,，共有600多份國際合作合同正在洽談中,。我們心曠神怡！我們意氣風發(fā),！
沒有隱憂了么,？遠遠不是。國際上稱我們的高鐵是“山寨版”,；牽引變流器仍然由西門子,、阿爾斯通,、龐巴迪、川琦壟斷,；一列動車組兩億人民幣,，變流器就超過了一個億；機車過分相困擾依舊,；電氣化鐵路仍是公共電網的頭號“壞孩子”,。怎樣去掉隱憂？怎樣笑得更舒心,？
圖1 和諧5型動車組牽引變流器結構組成圖
2 需要解決高鐵面臨的問題
小打小鬧已無法適應高鐵no.1的情懷,，徹底解決高鐵面臨的問題要鋪開多長的戰(zhàn)線呢？又有多少問題需要我們解決呢,？
(1)具有完全自主知識產權,，要不同于現有的技術路線；
(2)解決機車過分相難題,，實現貫通供電,；
(3)不干擾公共電網，無功,、負序,、諧波、負荷率全面滿足電網期望,；
(4)系統(tǒng)成本和變流器成本要低于現有技術相關成本,。
現有高鐵供電方式是：每30km左右設一牽引變電所，三相進線,，單相出線,。每個變電所換一次相，即30km有一個換相點,。換相點用一段絕緣體連接2個相電壓,，機車通過時稱為過分相。此時機車要進行復雜的換相作業(yè),，機車失去供電,，還要用回饋制動提供輔助設備供電。到達另一相時車速降低很多,，并且要忍受一次過流沖擊,，操作不當時產生拉弧燒蝕現象。由于動車速度極快,，幾分鐘就過一次分相,，動車司機面臨很大精神壓力。由于無法貫通供電，每個變電所獨自負擔區(qū)間內的全部機車負荷,，高峰時達四列機車,，許多時間又空無一車。按照規(guī)范規(guī)定須按高峰配置容量,，平均負荷率不足10%,，負荷率太低是造成牽引供電系統(tǒng)高成本、高損耗,、高排放物質的主要原因,。電網側的困難是：因單相取電，造成負序電流極大,，嚴重影響電網質量,。以及功率因數低、諧波高,，高鐵成為電網中最為嚴重的有害負荷,。
圖2 第二牽引動力系統(tǒng)電路示意圖
3 工藝說明
以和諧5原型為基礎，說明高鐵動車現狀,。
和諧5共有兩組相同的,、可相互支援的牽引動力系統(tǒng)。圖2所示為第二牽引動力系統(tǒng)電路示意圖,。
由圖2可見受電弓pnt2接牽引變壓器(紅色)，后經接地輪接鋼軌,。變壓器副邊經高壓開關（黃色）帶2～3臺變流器（綠色）,、圖3是由圖4重繪，略去制動電阻而得到的變流器框圖,。
4 “直流/多交流變換器”
我們多年的高壓直流變換研究,，應用于機車牽引成為現實。新結構采用“做減法”的方案,，減去牽引變壓器,、四象限整流模塊、支撐電容器模塊和附加電容器模塊,；將圖4中的各輔助變流器的斬波器（紅色）,、脈沖變壓器（淡紅色）、高頻整流器（紅黑色）移出,，放至原牽引變壓器位置,。
如圖5所示，各斬波器輸入串聯,，斬波器輸出接脈沖變壓器多原邊系統(tǒng),。多原邊各匝數相等，因為同一磁路形成串聯穩(wěn)壓電路。將牽引逆變器連接到穩(wěn)定節(jié)點上,，穩(wěn)定了各牽引逆變器的輸入電壓,。脈沖變壓器副邊整流為各輔助逆變器供電。牽引電機定子對地電壓高于15kv,。
5 技術特點
“直流/多交流變換器”（用于電力機車及軋鋼機）由直流串聯穩(wěn)壓電路,、數個逆變器組成。直流串聯穩(wěn)壓電路提供均壓電位,，并提供輔助設備電源,，每段電位安置一臺逆變器，拖動一臺電機,。另外可通過調節(jié)某臺逆變器頻率或輸出電壓改變電流幫助保持均壓,；亦可調節(jié)某臺逆變器橋臂短暫貫通強制保持均壓。雖然無四象限整流器卻能更好地實現回饋制動,，在直流貫通的條件下真正實現將能量利用,。
圖3 動力系統(tǒng)電路框圖
圖4 輔助功率模塊電路原理圖
圖5 “直流/多交流變換器”
6 技術及經濟效益分析
(1)平臺變化很小，便于改造已有車輛,。電機和牽引逆變模塊對地耐壓升高增加少許成本,，低于變流器成本1%；
(2)因減少牽引變壓器,、四象限整流模塊,、支撐電容和濾波電容預計降低變流器成本50%。（逆變模塊與四象限整流模塊高度相似,；全車降低了60%的散熱功率）,；
(3)取消過分相；
(4)克服負序,、無功,、諧波、供電設備利用率低等牽引變電所痼疾,，節(jié)省大量設備投資,；
(5)直流貫通供電提高機車運行效率，回饋制動變得有意義,；
(6)可不必規(guī)劃電力專線,，電網用戶通過整流器與直流牽引網相連，將他們的負序,、無功,、諧波等負面電量注入高鐵，后者可得到廉價電能,；
(7)以直流牽引網為媒介將各電網聯接起來,，形成國家統(tǒng)一電網,，啟動電力期貨交易；
(8)直接吸收風電,、太陽能入網,，降低其成本，解放我國新能源發(fā)展瓶頸,，為國家做出更大貢獻,。
7 結束語
感悟！為何機車變頻器稱變流器,？——直流變交流是它滿意的方式,！用直流/多交流變換器組成牽引變流器，無牽引變壓器,、無四象限整流器,、直流貫通供電無過分相困擾、吸收交流電網中的負面電量,，并以直流牽引網為媒介組成全國統(tǒng)一電網才是我們要實現的目標,。此時它遠遠望著“名不正”的前輩們，可謂“一覽眾山小”,。