作者：李小平
出版社：中国铁道出版社有限公司
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动车组牵引与制动试读：
前言
PREFACE1964年10月1日，最高时速达210km的日本东海道新干线开通，标志着真正意义的高速铁路的诞生。此后，世界各国争相规划和建设高速铁路，包括法国、德国、瑞典、意大利、西班牙、英国、韩国等已先后成功开行了高速列车，为经济发展作出了贡献。
我国的高速铁路始于1994年广州—深圳准高速铁路的建设成功并投入运营，到2015年底，中国高速铁路运营里程已达19000km，居世界第一位，成为世界上高速铁路发展最快、系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家，形成了具有自主知识产权的高速铁路技术与装备体系，成为中国装备制造“走出去”的一张亮丽的名片。
高速铁路涉及很多高新技术问题，作为铁路运输装备的高速动车组就是这些高新技术的综合应用和具体体现。它涉及系统集成技术、车体技术、转向架技术、制动技术、牵引传动技术、自动控制技术、网络与信息技术等。目前，在打造中国品牌高速列车的过程中，铁路行业还迫切需要大量的动车组设计与制造高级人才。本书作为铁路院校本科生专业教材之一，主要介绍动车组牵引与控制技术以及动车组制动技术方面的内容。全书共分十章：第一章介绍高速列车的基本概念及高速列车牵引制动关键技术；第二章介绍动车组牵引传动电路及控制；第三章介绍CRH1型动车组牵引传动系统及控制；第四章介绍CRH2型动车组牵引传动系统及控制；第五章介绍CRH3型动车组牵引传动系统及控制；第六章介绍动车组制动控制系统；第七章介绍CRH1型动车组制动控制系统；第八章介绍CRH2型动车组制动控制系统；第九章介绍CRH3型动车组制动控制系统；第十章介绍CRH5型动车组制动控制系统。
本书由兰州交通大学李小平任主编，兰州交通大学石广田任主审，西安市地下铁道有限责任公司张波、兰州交通大学张强、李海龙任副主编。具体编写分工如下：第一、二、三、四、五章由李小平编写，第六、七、八章由张波编写，第九章由张强编写，第十章由李海龙编写。
本书在编写过程中参考了相关行业文献、专家著作以及国内外同类专业教材，在此表示衷心感谢。
由于编者水平所限，加之时间仓促，书中难免有疏漏、失误之处，恳请读者给予批评指正。编者2016年6月第一章高速列车概述第一节高速列车分类及基本概念
一、高速铁路与高速列车定义
迄今，高速铁路的定义有如下几种：
1970年，日本政府第71号令将高速铁路定义为：凡在一条铁路的主要区段上，列车的最高运行速度达到200km/h及以上的干线铁路。
1985年，欧洲经济委员会在日内瓦签署的国际铁路干线协议规定：列车最高运行速度达到300km/h及以上的客运专线或最高速度达到250km/h及以上的客货混用线。
1986年，国际铁路联盟将高速铁路定义为：最高速度至少达到250km/h的专用线或最高速度达200km/h的既有线。
我国《高速铁路设计规范》（TB 10621—2014）中将高速铁路定义为：新建设计开行250km/h（含预留）及以上动车组列车，初期运营速度不小于200km/h的客运专线铁路。
可以看出，各个机构对高速铁路的定义不尽相同，随着科学技术的进步，高速铁路的定义还会变化。目前，一般将铁路速度分级定义如下：100～120km/h称为常速；120～160km/h称为中速；160～200km/h称为准高速或快速；200km/h以上称为高速。因此，以最高速度200km/h及以上运行的列车称为高速列车，相应的铁路称为高速铁路。
二、高速列车分类
高速列车的分类方法很多，从不同的角度有不同的分类方法。常用的分类方法主要有：
1.按速度等级分类
按照速度等级可以分为准高速、高速和超高速列车。（1）准高速列车
最高运行速度为160～200km/h的列车。（2）高速列车
最高运行速度为200～400km/h的列车。（3）特高速列车
最高运行速度为400km/h以上的列车。
2.按牵引动力类型分类
高速列车按照牵引动力的类型可以分为：电力牵引高速列车、内燃牵引高速列车和磁悬浮高速列车。（1）电力牵引高速列车
从高速铁路发展状况看来，尽管电力牵引具有较大的初始投资，但是电力牵引具有牵引功率大、轴重轻、经济性好、利于环保等优点，绝大多数国家的高速列车都是采用电力牵引。（2）内燃牵引高速列车
内燃牵引高速列车由于其投资少、见效快、经济性好等优点，常常用于尚未电气化的高速铁路区段，或者作为发展高速铁路建设的一种过渡牵引形式。（3）磁悬浮列车
磁悬浮列车是一种全新的交通运输工具，它与传统列车有着截然不同的特点。它是利用电磁系统产生的吸引力和排斥力将列车托起，使整个列车悬浮在导轨上，并利用电磁力进行导向，利用直线电机将电能直接转换为推进力，推动列车高速前进。磁悬浮列车由于轮轨不接触，不存在轮轨摩擦阻力，因而适于超高速运行，速度可达500km/h以上，而且安全性好，无污染、利于环保，占地面积小，运行平稳，舒适性好等，因而具有非常好的发展前景。目前，由于磁悬浮系统与现有的轮轨系统不兼容，投资费用较高等缺点，尚处于进一步试验、试运营和积累经验的阶段。
3.按牵引形式分类
高速列车按牵引形式可以分为：机车牵引的高速列车和高速动车组。（1）机车牵引的高速列车
这是传统的牵引形式，由机车牵引车辆，不固定编组，牵引比较灵活，可一端牵引，也可两端推挽牵引。这种牵引形式一般应用于既有线改造为客货混用的高速铁路上，其运行速度一般在200km/h左右。它在高速化初期被不少国家所采用，是一种投资少、见效快的牵引形式。但这种牵引形式由于机车总功率的限制，难以满足速度进一步提高的要求。（2）高速动车组
动车组是一种带有可操作动力的具有固定编组的列车组。按照牵引动力类型又可分为电动车组和内燃动车组。高速动车组由于轴重轻、牵引功率大、载客量多、舒适、快捷、经济等优点，因而被绝大部分高速铁路所采用。
4.按动力配置方式分类
高速列车按照列车牵引动力配置方式可以分为：动力集中型高速列车和动力分散型高速列车。（1）动力集中型高速列车
动力集中型列车是将动力装置集中安装于列车的一端或两端的动力车上，仅有动力车的轮对受电机驱动，为动力轮对。将电气设备和动力装置集中安装在动力车上，由动力车牵引列车，动力车只牵引不载客，拖车只载客不牵引。（2）动力分散型高速列车
动力分散型列车是将由电机驱动的动力轮对分散布置在所有或多组轮对上，同时将主要电气设备及动力装置吊挂在车辆下部。列车的全部车辆都可以载客。
5.按转向架连接方式分类
高速列车按照车辆间转向架的连接方式可以分为：独立式高速列车和铰接式高速列车。（1）独立式高速列车
独立式列车即为传统的车辆与转向架的连接方式，每节车辆的车体都置于两台转向架上，车辆与车辆之间用密封式车钩相连接，列车解体后车辆可独立行走。（2）铰接式高速列车
铰接式列车是将车辆的车体之间用弹性铰接相连接，并放置一个共用的转向架，因此每节车辆不能从列车上分解下来独立行走。
高速列车按照动力配置和转向架连接方式组合可以分为：独立式动力集中型、铰接式动力集中型、独立式动力分散型和铰接式动力分散型高速列车。这四种类型的高速列车各有其优缺点，都能满足运行速度300km/h以上的要求。各个国家和地区可根据自身的情况和列车的使用条件来选择适用的类型。例如，德国的ICE1、ICE2型列车采用独立式动力集中型，如图1-1（a）所示；法国TGV型和西班牙的TALGO-350型列车采用铰接式动力集中型，如图1-1（b）所示；日本新干线和德国ICE3型列车采用独立式动力分散型，如图1-1（c）所示；法国AGV型列车采用铰接式动力分散型，如图1-1（d）所示。图1-1 高速列车动力配置和转向架连接方式类型图第二节高速列车牵引制动关键技术
一、大功率电力牵引传动系统
大功率电力牵引传动系统是高速列车的原动力。高速列车由于在高速区运行时的基本阻力为空气阻力，可近似地认为基本阻力与速度的平方成正比，所需功率与速度的三次方成正比。高速列车运行速度在300km/h以上时，空气阻力已占到总阻力的90％以上，所需功率是100km/h级列车的15倍以上。如此大幅度的增加功率，则意味着新技术的大量应用。因此，高速列车的电力牵引传动系统必须向功率大、重量轻、体积小、可靠性高和低成本方向发展，这就决定了高速列车的电力牵引传动系统必然采用先进的牵引传动系统。它主要包括：牵引变流器、主变压器、牵引电机和牵引传动控制。
1.牵引变流器
牵引变流器采用新型大功率半导体器件，从最早的晶闸管发展到GTO、IGBT、IPM，以至IGCT。牵引变流器发展的目标是小型化、轻量化、节能、环保、可靠和经济适用。随着变流器的模块化、系列化和小型化，出现了将牵引变流器与辅助变流器和列车供电变流器统筹考虑、集成设计、制造的新趋势。牵引变流器的冷却是另一项关键技术，它要求冷却效率高、体积小、易于维修、不污染环境，目前的冷却方式主要是风冷、油冷、水冷、沸腾冷却和热管冷却。
2.主变压器
主变压器是牵引传动系统中重量、体积最大，耗损最多的部件，尤其在动力分散式高速列车中，由于要求启动加速功率和再生制动功率大，而安装空间又有限，所以主变压器损耗占到总损耗的30％。因此减轻重量、减小体积、降低损耗，一直是主变压器技术发展的目标。近来，随着电子技术的发展和高温超导线材性能的提高，出现了两种新型变压器，即电子变压器和高温超导变压器，它们与传统的工频变压器完全不同，具备重量轻、体积小、效率高等特点。
3.牵引电机
近代高速列车大多采用三相交流异步牵引电机，与直流电机相比，它具有重量轻、功率大、转速高、结构简单、运用可靠，寿命长、维修简便的特点。近代开发的永磁多极同步牵引电机，由于可实现很高的转矩密度，从而有可能实现无传动齿轮的直接驱动，与带传动装置的异步牵引电机相比，具有损耗低、重量轻、噪声小、无油泄露等优点，很有发展前途。
4.牵引传动控制
牵引传动控制的水平取决于牵引传动控制的策略和手段。牵引传动控制策略由最初的转差特性控制发展到矢量变换控制，近代又实现了电机转矩控制的新技术：直接转矩控制（DTC）和直接自控制（DSC）。这项技术具有控制简单、性能优良和鲁棒性较强的特点。近代牵引传动控制手段普遍采用数字电路和大规模、超大规模集成电路以及微处理器、微控制器和数字信号处理器等组成的计算机控制系统，由单机个别控制向车载计算机网络发展。车载计算机网络由列车控制级、车厢控制级和功能控制级组成。
二、高速制动技术
高速列车的制动系统是实现列车高速、安全运行的保障。列车高速运行时具有相当大的运动能量，而高速列车的制动技术必须解决列车动能的快速转换和能量消耗问题，并在轮轨黏着允许的条件下，做到高速列车的可靠制停或降速。另外，由于轮轨黏着系数随运行速度的提高而下降，因此更增加了高速制动技术的难度。目前，高速列车制动的关键技术有：复合制动、制动控制、盘形制动、动力制动、非黏着制动和防止高速制动时车轮打滑。
1.复合制动
高速列车由于所需的制动能量巨大，靠单一的制动方式不能满足要求，因此高速列车均需采用由多种制动方式组合的复合式制动方式来制动，并配有电子防滑装置，以提高轮轨黏着系数。在动力转向架上应尽量采用动力制动（电阻制动和再生制动），再配合以盘形制动（摩擦制动）；而在非动力转向架上在盘形制动以外再辅以非黏着制动（涡流轨道制动和磁轨制动）。例如，日本300X、德国ICE3和法国AGV动力分散式高速列车的非动力转向架上，采用了涡流轨道制动来提高制动力。
2.制动控制
高速列车制动系统是一个整体，动力制动、空气制动、非黏着制动等需协调一致工作，这就是制动控制系统的任务。高速列车一般都采用电气指令直通式电空制动控制系统，以微处理机为控制中心，优先采用动力制动，当动力制动力不足时，由制动控制单元发布电气指令，通过EP电空单元使制动缸动作，产生空气制动，补充动力制动的不足。在故障时能导向安全，并与中央诊断系统相连接。
高速列车制动空走时间是非常重要的，制动空走时间每延长1s，制动距离将增加70m。电气指令式电空制动控制与其他控制方式相比，高速时的列车空走时间最短，这是由于其制动和缓解信号均为电信号，因此其反应灵敏，动作迅速，满足高速列车缩短制动距离的要求。
3.盘形制动
按照欧洲铁路联盟UIC的规定，高速列车行驶时，应能在盘形制动（摩擦制动）的单一作用下，在规定的制动距离内停车，其目的是在动力制动发生故障时也能保证列车运行安全。可见盘形制动仍被视为高速列车的主要制动方式。但传统的闸瓦制动，由于其在高速时对车轮轮轨的热损害愈发严重，而且制动力不足。因此，其逐渐被盘形制动所取代，即使仍有闸瓦装置，也只是作为盘形制动的补充，主要是为了清扫踏面，改善黏着。
盘形制动的制动盘和闸片在高速列车上承受着极为苛刻的工作条件，因此一方面要求提高强度和耐热性，减少裂纹的发生；另一方面又要简化结构、减轻重量。制动盘的材质经历了特种铸铁、铸钢和锻钢等，已发展到了碳素纤维和铝合金复合材料。其结构向无通风式、利于散热和冷却的结构发展。闸片材质的发展方向是以粉末冶金代替合成材料，以改善制动盘的受热状况。非动力转向架的车轴上可以安装多达4个制动盘，以降低闸片压力，从而延长制动盘和闸片的使用寿命。动力转向架一般轴重较大，制动盘的安装数量受到限制，因而工作条件比较恶劣。
4.动力制动
动力制动包括电阻制动和再生制动。过去动力制动多为电阻制动，将列车动能转换成热能予以耗散。电阻制动的优点是可以在任何转矩下利用蓄电池实现励磁，从而在断电情况下也能实现制动；缺点是高速时制动力急剧下降，因而电阻制动主要用于坡道地段限制速度和停车用。近代UIC已明确规定了安全制动距离，即在受流失效的情况下的安全制动距离应该与正常紧急制动距离保持一致。对于最高运行速度300km/h的高速列车，如德国ICE、法国TGV-2N和日本500系，在受流失效时都是采用纯盘形制动作为安全制动的唯一技术手段。但是对于更高运行速度（例如350km/h）的高速列车，由于制动盘的制动功率已经超出其极限范围，无法满足安全制动距离的要求，为此可利用电阻制动在断电时也能制动的优点予以制动。近代在动力分散式高速列车上采用电阻制动作为安全制动的新方式，例如在德国ICE350E、西班牙Tal90350和法国AGV高速列车上均采用了这种安全制动方式。
高速列车采用三相交流牵引电机，为再生制动的采用创造了条件。再生制动可以在全部速度范围内保持强大的制动力，并可以制停，这对高速列车的制动具有重大的意义。再生制动还可以将部分制动能量转换成电能返回电网，有利于节能。因此，近代高速列车的动力车制动方式均以再生制动为主。
5.非黏着制动
非黏着制动主要是指电磁轨道制动和涡流轨道制动。电磁轨道制动是将制动电磁铁励磁，使其吸附于钢轨上，由电磁铁的摩擦块与钢轨摩擦产生制动力。磁轨制动的优点是消耗功率小，由蓄电池即可励磁，对钢轨表面有清扫作用，有利于提高黏着系数。由于其制动作用是以摩擦块与钢轨间的摩擦为基础，缺点是磨损大，会引起钢轨表面局部过热磨损，严重时会导致钢轨损伤。因此，这种制动只被用于紧急或安全制动。
涡流轨道制动与磁轨制动相似，也是利用电磁效应来产生制动力，但不同的是，磁铁不与钢轨接触，始终保持7～10mm的距离。列车制动时，利用磁场交变，在钢轨内产生感应涡流，从而产生涡流制动力。涡流轨道制动的优点是：可以无磨损地应用于紧急制动和常规制动，无需维修。同时，它的制动力是可调控的，在高速范围内具有很好的制动特性。因此，涡流轨道制动应用于高速列车具有很好的发展前景。涡流轨道制动的缺点是所需制动功率较大，制动时会产生钢轨局部高温的现象。
6.防止高速制动时车轮打滑
列车高速运行时轮轨间的黏着系数急剧下降，特别是在轨面潮湿情况下，黏着系数更低。要想缩短制动距离，又不产生车轮打滑，必须采用的主要措施有三种：一是按照列车运行速度控制制动力的大小，以充分利用黏着。例如，日本新干线0系高速列车按照列车速度分级来控制制动力，使之与黏着系数变化曲线相接近。在采用动力制动时，也按黏着系数的变化曲线施加动力制动。二是采用高性能的防滑装置。近代，几乎所有的高速列车都采用计算机控制的高性能防滑装置来提高可利用的制动黏着系数。一般来说，采用电子防滑装置可使黏着系数提高20％左右。三是采取增黏措施。日本高速列车应用踏面增黏闸瓦和在轮轨间喷射陶瓷粒子等方法来增加黏着，取得了一定的成效。
三、列车的监控与诊断技术
列车监控与诊断系统对于高速列车安全运行起着重要的作用，因为高速列车的故障会带来严重的后果，因此必须在事故发生前，利用先进的装备发现和预防故障。高速列车监控与诊断技术大致可以分为：运行监控、故障检测与诊断以及通信网络三方面的内容。
1.运行监控
为了保证高速安全运行，防止列车冒进和追尾等冲撞事故，高速列车必须采用列车自动控制（ATC）系统。一个完善的ATC系统应该包括ATP（列车自动防护）、ATO（列车自动驾驶）和ATS（列车自动监控）三个部分。ATP负责操作防护的所有工作，目前世界高速铁路的列车自动防护，包括所有子系统的安全控制、诸如线路空闲、列车间隔、超速防护和操作安全等的监视。ATO负责牵引和电制动的所有控制及停站操作，包括列车的区间速度调节。ATS负责运行监督，对ATO发出运行时刻指令，监督运行并对偏差作出反应。ATP和ATO分成车上和车下两部分，而ATS完全在地面上。
目前，世界高速铁路的列车自动控制方式有两种：一种是设备为主，人控为辅的方式，以日本新干线采用的ATC（列车自动控制）方式为代表；另一种是人机共用，人为主的控制方式，以法国铁路采用的TVM430列车自动控制系统为代表。为了确保高速列车运行安全，广泛采用了冗余技术，发送和接受设备都是双套，必须在相互比较一致后才输出。
2.故障监测与诊断
故障诊断是通过正确的故障识别（检查和检测），找出故障的正确位置，把需要修复或更换的零部件隔离开来，从而大大缩短维修过程，减少维修停时。（1）诊断方式。高速列车应用的诊断方式有三种：人工诊断、自动测试设备（ATE）诊断和机内测试设备（BITE）的诊断。近代，高速列车故障诊断方式都是把重点放在机内测试设备（BITE）的诊断上，也就是说，尽量完善高速列车的车载监测诊断系统，使之在高速列车运行时发现和传输故障信息。自动测试设备（ATE）诊断一般在列车库停和动车段检修时使用，例如车轮的超声波探伤、车轮磨损及外形的检测等。（2）车载监测诊断系统。目前世界上高速列车通用的测试性指标是：故障检测率为90％～98％；故障隔离率为90％～99％（隔离到LRU）；故障虚警率为1％～5％。高速列车车载监测诊断系统的安全监测的项目（例如法国TGV动车组）有：防止司机睡眠监视器、速度监测、防撞监测控制、轴温报警、走行部监测、防滑装置的安全防护、旅客安全防护、车门控制等。德国ICE高速列车内部诊断系统的主要功能有：对所有电子控制的范围进行检测诊断，通过显示屏给司机以排除故障的提示，按照优先级和故障后果来划分故障等级，通过履历存档、实验曲线、过程参数的查询和软件为维修提供决策。（3）诊断技术。高速列车常用的诊断技术有：电机及电器的诊断、电子控制设备的诊断、振动诊断、声诊断、红外线诊断、润滑油分析和性能趋向监测等。诊断技术不只包括硬件设备，更重要的是软件系统，特别是人工智能和专家系统。
3.通信网络
高速列车的控制命令、运行监控、故障监测与诊断的信息都是通过列车通信网络传送的。各个计算机控制的部件相互联网，通过网络通信来交换信息。对于动力集中方式的高速列车，需要由网络传递联控逻辑信号、制动和速度控制信息，而列车的各个单节和部件的工作状态也需要通过网络传送到主控机车（动车），用以状态监测和故障诊断。对于动力分散方式的高速列车，需要由网络传递牵引或制动控制信息，以保障各单元协调统一的工作。同时，各动车或拖车的工作状态也通过网络传输给主控车，用以状态监测和故障诊断。因此，近代高速列车必须有网络技术的支持，这样不仅可以节省列车连线，减轻列车重量，并且可以提高系统的集成度、可靠性和维修性。
目前，国外通信网络技术已经比较成熟，网络应用正朝着车载通信网络、地面通信网络、车地无线通信网络、地面通信网络与以太网接口等全方位方向发展。车载通信网络可以实现牵引、制动、照明、空调等的控制与监测，实现控制系统的故障诊断和维修信息的提示，还可以实现旅客动态信息管理，包括处理旅行信息和座位预留信息等。车地无线通信网络可以实现车载设备与地面设备之间的信息交换，为高速列车库停高效维修创造了条件。车载通信网络、车地无线通信网络和地面综合监视系统相结合，可以实现车载控制系统的远程实时监控。
列车通信网络从应用范围来区分，主要有两种模式。一种是欧洲模式，如TCN（Train Communication Net-work）和Wold FIP。主要特点是传输速率较高，实时性较强；另一种是美洲模式，如Lon Work通信网络，传输速率不是很高。不同的模式应用于不同的场合，高速列车应用网络技术实现司机控制器指令（牵引和制动）控制、司机室显示屏控制、逆变器控制、主发电机励磁控制、辅助电系统控制、蓄电池控制、防空转/防滑控制、地面/列车信号通信、故障诊断和记录等，另外还可提供完善的列车服务功能，例如声频/视频通信、乘客信息提示、车门控制、采暖、通风和照明等，因此要求传输速率较高，实时性较强的网络，欧洲模式适合于高速列车的使用。TCN主要用于德国高速列车ICE，并得到许多欧洲大机车车辆制造厂商和部件制造商的支持，也被我国一些工厂和研究单位采用；Word FIP主要被法国ALSTOM公司采用，用于法国TGV高速列车。而美洲模式Lonwords主要用于地铁、城市轨道车辆和货车。第三节国产动车组概况
动车组一词英文名为EMU（Electric Multiple Units）即电力动车组；内燃动车组英文名为DMU（Diesel Multiple Units）。其实它是一个非常宽泛的概念，不同的国家有不同的理解。国际上普遍将动车分为动力分散型和动力集中型两种，在我国又分为常速动车组和高速动车组两种。国内对动车组的认识，简而言之就是列车采取集中控制、使用分散或集中的动力方式，有固定的动力车且一般不做解除编组，使用电空制动等高新技术的列车。我国目前大量推广的和谐号动车组可以理解为EMU动车组，而运行于北京市郊S2线的和谐长城号为内燃动车组，即DMU动车组。
CRH是China Railway High-speed（中国铁路高速动车组）的缩写，目前拥有CRH1、CRH2、CRH3、CRH5共四大车型（均属和谐号）。这些车型的技术分别来自日本、德国、法国等高速铁路先进国家，通过我国的消化吸收及国产化，最终成为“具有我国自主知识产权”的动车组产品系列。
1.CRH1系列动车组
CRH1型动车组是由中国中车集团青岛四方—庞巴迪—鲍尔铁路运输设备有限公司（现为四方—庞巴迪公司）制造。原车型是瑞典Regina C2008型，最高运行速度为200km/h，该车既有快速、舒适、可靠的特点，又能满足中国铁路客运大运量的需求。CRH1型动车组最大运行速度为200km/h，每列编组8车，5动3拖，定员668人，两列重联编组可提供1336个座位。采用动车分散模式驱动，该车灯光布置和座椅较舒适，宽敞明亮，自动化程度较高。2007年4月18日，CRH1正式开始在广深线投入服务，首航车次为T971次，由广州东站出发前往深圳。
CHR1型动车组首尾车辆设有司机室，可双向驾驶，编成后结构如图1-2所示，可两编组连挂运行。图1-2 CHR1型动车组基本组成
2.CRH2系列动车组
CRH2型动车组是中国中车集团青岛四方机车车辆有限公司与日本川崎重工合资生产的，目前我国已拥有自主知识产权。该车原型为日本新干线E2-1000系，每列编组8辆，定员610人，该型列车最初配属于济南、武汉、北京、郑州、上海及南昌等铁路局，随后几年中逐步在全国各铁路局中大量配置，是目前200km/h以上等级高速铁路客运的主力车型。第二批CRH2型电动车组编号由2061开始，是以CRH2A型设计作为基础进行修改，改动包括把动车数量增至6节（6M2T），使用DSA350型高速受电弓，以及在受电弓两边加装挡板等。列车速度级别属C型（标称时速300km），最高运行速度为350km/h，用于新建的高速客运专线上。除2A及2C型外，四方又设计出16节长大编组的CRH2B型电动车组（编号2111～2120），级别属B型（标称时速200km），最高运行速度为250km/h，以及16节长大编组的CRH2E型卧铺电动车组，编号由2121开始，级别属于E型（标称时速200km），最高运行速度为250km/h。
CRH2A型动车组（运行时速200km）由8辆车组成，其中4辆动车4辆拖车。首尾车辆设有司机室，可双向驾驶，编成后结构如图1-3所示，可两编组连挂运行。图1-3 CRH2A型动车组基本组成
CRH2C型动车组（运行时速300km）由8辆车组成，其中6辆动车2辆拖车，编成后结构如图1-4所示，可两编组连挂运行。图1-4 CRH2C型动车组基本组成
3.CRH3系列动车组
CRH3型动车组是中国中车集团唐山轨道客车有限公司引进德国西门子技术（部分进口）生产的时速350km级动力分散式动车组，原型车是西门子公司为德国城际快车（ICE）制造的ICE3，该车型于2008年北京奥运会召开前交付京津高铁使用。
CRH3型动车组基于西门子高速列车Velaro平台生产制造，Velaro采用了与ICE3完全相同的SF500转向架与牵引、控制技术，仅将牵引功率由ICE38000kW增加到8800kW，以保证最高运行速度达350km/h，牵引变流器的元件由ICE3GTO改进为IGBT，并配备了最先进的欧洲ETCS2级信号系统，是目前世界范围内轮轨商业运行等级最高（350km/h等级）的车型，也是目前国内造价最高、车内装修最为豪华的车型。京津城际铁路于2008年8月1日通车，CRH3也于当日起开始载客。
CRH3型动车组由8辆车组成，其中4辆动车4辆拖车，编成后结构如图1-5所示，可两编组连挂运行。图1-5 CRH3型动车组的基本组成
4.CRH5系列动车组
CRH5型动车组是中国中车集团长春轨道客车股份有限公司引进法国阿尔斯通公司技术生产的高速客运列车。该车型采用动力分散式设计，运行速度为200km/h以上，是我国高速铁路客运的主力车型。CRH5型电力动车组采用动力分散式设计，有别于TGV的动力集中式设计，是以法国阿尔斯通的Pendolino宽体摆式列车为基础，但取消装设摆式功能，而车体以芬兰铁路的SM3动车组为原型。
CRH5型动车组由8辆车组成，其中5辆动车3辆拖车，定员602+2（轮椅）人编成后结构如图1-6所示，可两编组连挂运行。图1-6 CRH5型动车组基本组成
表1-1为国产动车组的主要参数，表1-2为国产动车组牵引变压器参数对比表，表1-3为国产动车组牵引变流器参数对比表，表1-4为国产动车组牵引电机参数对比表。表1-1 国产动车组的主要参数续上表表1-2 国产动车组牵引变压器参数对比表表1-3 国产动车组牵引变流器参数对比表表1-4 国产动车组牵引电机参数对比表第二章动车组牵引传动电路及控制第一节动车组牵引传动系统的组成及作用
电力牵引列车的动力系统包括从变电站到列车受电弓在内的供电部分和动车组本身的传动系统，目前根据传动系统的传动方式和动力布置方式等的差异，列车牵引传动系统的组成有所不同。本书中主要介绍列车传动系统装备部分，即从受电弓、主变压器到牵引电动机的主电路部分涉及的内容。
从动车组的发展过程来看，动车组的传动方式主要包括交—直、交—直—交传动方式。图2-1为交—直牵引传动系统的构成图，图2-2为交—直—交牵引传动系统的构成图。图2-1 交—直牵引传动系统图2-2 交—直—交牵引传动系统的构成
交—直牵引传动系统是指动车组采用交流供电，而采用直流电动机驱动动车运行的传动系统。从图2-1可以看出为了能够用电网提供的交流电驱动直流电动机工作，系统中采用了变流器，将交流电转换成直流电，并通过对变流器的控制来调整直流电动机的工作速度。
交流传动系统是指由各种变流器供电的异步或同步电动机作为动车组的传动系统。列车受电弓从接触网上取得是一定频率和恒定电压的电能，给牵引电动机供电，由于列车运行要求电动机在所需的转速、转矩范围内工作，并采用变频变压控制技术，需要对供电电压和频率进行调节，因此，必须设计一组变流调频装置，即变流器。变流器主要有直接式变流器（交—交变流器）和带有中间直流环节的间接式变流器（交—直—交变流器）两大类。交—交变流器是把电网的交流能量直接转换为电压和频率适合交流电机运行要求的电能，中间不通过直流环节，而交—直—交变流器，先把电网交流电转换成直流电，然后进一步转换成电压和频率可调节的交流电。
交流传动技术卓有成效的发展，一方面是由于功率半导体和变流技术的进步；另一方面取决于日臻完善的控制方法和控制装置。后者能够使变流器—电机的整个系统具备不同的性能，以满足不同应用场合的要求。对于铁路牵引来说，这些要求包括：平稳启动、抑制滑行和空转、再生制动、调速范围宽。此外，常常还希望多台并联工作的电动机能够由一个控制器进行控制。
列车通过牵引电机将电能转化为机械能，驱动列车运行。列车高速化，需要的功率比一般列车大，就存在一个功率在列车不同位置如何分配的问题，也就是列车传动系统是按动力集中还是动力分散布置的。
我国动车组都采用交—直—交传动形式，无论是动力集中还是动力分散，牵引传动系统的基本工作原理相同。第二节动车组牵引设备布置方式
动车组列车牵引动力系统包括主变压器、变流器、逆变器等各种动力设备，以及空调机、空压机、各种风机、蓄电池、辅助逆变器等多种辅助设备，在考虑列车动力配置的同时，必须考虑这些设备的布置。
目前，世界上高速电动车组有两种牵引方式：动力分散方式和动力集中方式。前者以日本为代表，后者以欧洲为代表。动力集中列车头尾各有一台动力车，中间为拖车，如果动力不够，靠近动力车的中间车转向架，亦装有牵引电动机，这种动力布置方式实质上是传统机车牵引方式的变型——动力集中传动方式，欧洲300km/h以下的高速列车主要采用这种方式。随着动车组运行速度的不断提高，欧洲300km/h以上的动车组也转向动力分散的形式。
动力集中型高速列车是将这些动力设备全部设置在一辆头车中，如图2-3（a）所示，全列车的牵引力由集中在动力头车及相邻的中间车的动轴提供。这时必须注意两个问题：第一，动力轴的重量必须足够提供所需的黏着牵引力，否则动力车轮将产生空转，丧失牵引力，这不但使电机功率不能发挥反而会损伤车轮和钢轨；第二，动力轴的重量又不能过大，否则在高速运行时会产生过大的轮轨力，降低钢轨和线路使用寿命。为此，欧洲高速铁路网在有关的技术规程中规定高速列车的最大轴重不能超17t，在作牵引力计算时轮轨黏着系数值定为：低速启动时，0.2；100km/h时，0.17；200km/h时，0.13；300km/h时，0.09。
动力车轴重及轮轨黏着系数的限值给高速列车的动力配置造成了很多困难。如德国设计的ICE型动力集中型高速列车的动力车每轴功率1200kW，一台动力头车的功率4800kW，较大功率的动力设备和传动机构，使每轴的轴重达到19.5t。尽管它有很大功率的牵引电机，并且可以产生较大的启动牵引力（双机启动牵引力为400kN），但过大的轴重使欧洲高速路网拒绝接纳。法国的办法是保持动力轴轴重为17t，采用增加动力转向架的方式来满足列车功率和牵引力的需要。即在紧接动力头车的拖车中将靠近动力车的一台转向架设为动力转向架，如用在巴黎—伦敦的EUROSTAR型和出口韩国的TGV高速列车，就是这样的动力设置。
动力集中设置的特点在于集中在头车的动力设备便于检修和集中通风冷却，同时使拖车少负担动力设备的重量和噪声干扰。
另一种动力系统配制方法是将全列车分为若干个动力单元，在每一个动力单元中带牵引电机的驱动轴（动力轴）分散布置在单元的每一个或部分车轴上，更重要的是将传动系统的各个动力设备也分散地设置在各个车辆底下，而不占用任何一节车厢。图2-3（b）即是该类动力配置的一个例子，图示为2辆动力车和1辆无动力拖车（简称2动1拖）组成的一个列车单元。列车可以按需要由若干个单元组成，列车两端必须设有带驾驶室的头车。由图例可见动力系统的主要设备：主变压器（MTr）、变流器/逆变器（C/I）及空压机、空调机等辅助设备都以吊挂的方式置于各车体的底部。为了平衡重量分配，拖车下面也安装一定的动力设备，图示为一种典型的配置方式，主变压器承担前后2台动力车的功率供给，即2台动力车共用一台主变压器。图2-3 动力配置形式VCB—真空断路器；MTr—主变压器；C/I—变流器/逆变器；SIV—静止式逆变器；Batt—蓄电池；A/C—空调装置；CP—空压机；M—设有驱动电机的车辆；E—拖车车轴（设有涡流制动盘或机械制动盘）；T—拖车车轴（设有机械制动盘）
动力分散布置列车的单元一般可以由2～4辆车构成。根据列车的牵引、加速、最高速度等特性决定各单元动力车（M）和拖车（T）的组合。如可能的组合有2M、2M1T、2M2T、3M1T、4M等。其特点如下：（1）包括头车在内的各车厢都用来布置乘客座席和旅客设施。（2）每组单元都具有完善的牵引、制动、控制、信息和辅助电源系统。（3）每列编组中设2架受电弓，采用高压线连接以抑制离线和电弧的发生。（4）动力设备分散置于车体下部，设备的工作环境和检修条件较差。
动力分散型动车组轴重小，牵引动力大，起动加速快，驱动动轴多，黏着性能比较稳定，容易实现高速运转，且其动力设备均可安装于地板底下，所有车辆（包括头车和中间车）均可成为客车使用，这样可提高列车定员。以新干线300系为例，其额定功率为12000kW，起动加速牵引力可达到360kN，每吨起动加速牵引力可达到0.5kN，由起动加速到250km/h速度的时间仅需215s，走行9.6km。新干线300系每米定员为3.29人，超过TGV-A的2.04人和ICE的1.85人。基于这种特点，动力分散型动车组比较适合铁路路基松软、站距较短的国家，如日本等。多年来，日本始终采用动力分散电动车组，从0系到700系，一直不变，取得了辉煌成绩。之所以取得这样大的成绩，主要缘由如下：（1）轮轨作用力小，牵引、制动性能良好。（2）采用交流传动（300系开始）。（3）部件轻量化。（4）采取了减小运行阻力和噪声的措施。
动力集中型动车组为世界许多国家广泛采用，其运行速度也可达到330km/h。动力集中型动车组技术成熟，编组较动力分散型动车组更为灵活。另外，在成本方面，动力集中型两端为动力车，设备集中，动力设备数量少，在车内环境方面，动力集中型驱动装置集中在两端，远离旅客座位，噪声小。动力分散型驱动设备分布在车下，有一定的振动影响。
可以从如下的几个方面来分析动力集中与动力分散之间的特点。（1）牵引总功率和轴功率
从轮轨关系来看，理论上每根动轴能传递的牵引功率为轴重、黏着系数和速度的乘积，而实际上能实现的功率受轮径、传动装置的布置方式和电传动技术水平等的限制。由于动力分散方式动车组的轮径和车体底下空间位置比动力集中方式的小，所以就单轴功率而言，动力分散方式的小，目前最大为550kW，动力集中方式的大，目前最大可达1200kW。就车组总功率而言，由于动力分散方式动轴多，可以超过10000kW，动力集中方式目前尚未超过10000kW。当然也可以通过在动力车相邻的中间车转向架上加牵引电动机的办法来增加总功率。但总的来说，只要站线长度允许，动力分散方式可以增加动力单元，其总功率比动力集中方式大，从而可牵引更多的旅客。（2）最大轴重和簧下质量
根据日本新干线的运行经验，在速度和簧下质量一定时，轨道下沉量随着轴重增加而增加。所以采用动力分散方式的理由之一是为了减少线路建设费用，采取低轴重。一般轴重在16t以下，300系车降到14t。动力集中方式电动车组一般轴重大，规定不超过17t，但ICE车高达19.5t，所以就最大轴重而言，动力集中方式比动力分散方式对线路不利。但对轨道的破坏不只是轴重，簧下质量也起着同样重要的作用。日本曾就轴重14t、10t计算了簧下质量与运行速度的关系。结果表明，如果簧下质量不变，即使减轻轴重，对轨道的破坏不会有太大的好转，簧下质量必须与轴重一起减少。（3）黏着利用
动力分散方式一般轴重较轻，单轴黏着力也较小，但由于动轴多，可以发挥的黏着牵引力大，而动力集中方式虽然轴重大，单轴黏着力大，但由于动轴少，单轴黏着利用接近极限，可以发挥的总的黏着牵引力小。就起动加速度而言，经计算表明，在低速区段，动力分散方式可以充分利用黏着重量大的特点，动力集中方式黏着重量小，低速时采用恒流控制。（4）制动
动力分散方式的一个主要优点是动轴多，对每个动轴都可以施加电制动和盘形制动，制动功率大，甚至可以超过牵引功率，使列车迅速停车。动力集中方式动轴少，制动功率没有动力分散那么大。（5）制造成本
采用动力分散方式电动车组，电气设备分散、总重大、造价高。日本曾用传统机车牵引客车和动力分散方式动车组做过比较，BD75型机车牵引12辆客车，一列车造价为34240万日元，而583动车组6辆动力车和6辆拖车的造价为47740万日元。为了降低列车制造成本，日本已由16个全动车减少到12M+4T、10M+6T。意大利ETR450型10M+1T一列车造价2200万美元，法国M-P型1M+8T+1M一列车造价1300万美元来比较，也说明动力集中方式动车组造价比动力分散方式动车组低得多。（6）维修费用
由于动力分散方式动车组的每辆动力车均装有一套电气设备，维修工作量大。原西德曾把一辆动力分散方式动车组与一辆牵引3辆客车的BR410型电力穿梭列车做过比较，结果表明，如果只分析每千米折旧维修费，则BR430型动车组约贵50％，BR420/421动车组约贵20％。日本也认为动力分散方式维修费用比动力集中方式动车组高得多。以TGV-A与TGV-P来比较，由于电动机由12台减少到8台，中间车由8辆增加到10辆，每座位千米的检修费用TGV-A比TGV-P低20％。
德国ICE1列车和ICE2长编组列车采用推挽式动车组，两端为动力车，中间为拖车，即采用传统的机车牵引模式，而到了ICE3转为动力分散型动车组。欧洲铁路联盟（EMUs）拟建统一的高速铁路网。要进入这个网，德国铁路必须与国际接轨，在技术上、性能上满足欧洲高速运输对高速列车的要求。考虑市场竞争的需要，因此ICE3采用动力集中已不适合，原因是轴重限制17t（ICE1是19.4t），最高速度300km/h，线路坡度40‰，并且要增加座位数等。采用动力分散型动车组可增加乘员，并使整列车质量分布更均匀，随之降低了最大轴重，得到更好的牵引特性和降低单位坐席的质量。此外，还提高了再生制动的利用率，制动功率8.2MW，最大电制动力为300kN，相当于ICE2短编组的两倍，减少了盘形制动的磨耗量及维修费用。第三节动车组供电牵引系统发展概况
一、概述
日本从1964年首条高速铁路开通以来，动车组从0系发展到700系，从直流传动发展到交流传动，运行速度从210km/h到300km/h，一直坚持动力分散模式。法、德两国原先一直推崇动力集中牵引的动车组模式。法国以直流传动速度260km/h起步，经过同步电机传动，第三代实现三相交流异步传动高速动车组，而下一代的AGV动车组改用动力分散式，速度320～360km/h。德国ICE1、ICE2高速动车组率先采用交流异步电机传动，实现280km/h的运行速度，采用动力集中传动方式。然而ICE3新一代高速动车组也转而采用动力分散方式（2M2T）。可见，开发300km/h以上高速动车组采用动力分散是目前世界的发展趋势。
早期的电力牵引传动系统均采用交—直传动，用直流电动机驱动。采用抽头切换，间断控制或可控硅连续相位控制技术进行调速。无论是日本0系、100系、200系还是法国TGV-P和意大利的ETR450均采用直流牵引电机，继承了传统的交—直牵引传动控制技术。由于直流电动机的单位功率重量较大，直流牵引电动机一般不超过500kW，使高速列车既要大功率驱动又要求减轻轴重，特别是减轻簧下部分质量，形成难以克服的矛盾。
到20世纪80年代末90年代初，高速列车开始采用交流电动机驱动，并存在两种不同的技术路线，即交流同步电机和交流异步电机。法国选择了自换相三相同步牵引电动机，把单台电机功率提高到1100kW，从而在TGV-A上用8台交流牵引电机，代替TGV-P上的12台直流牵引电机，将列车功率由6800kW提高到8800kW。运行速度由270km/h提高到300km/h，列车重量由418t增加到479t，列车定员由368人增加到485人。
TGV-A采用GTO晶闸管逆变器，同步电动机加上辅助设备的质量比TGV-P的直流电动机增加30kg，而功率却增加了一倍。
日本和德国则与法国不同，它们采用异步牵引电动机驱动。同步牵引电动机结构上虽然比直流牵引电动机简单，但它仍有滑环及电枢绕组。而异步电动机中的鼠笼式感应电机（简称异步电机），转子用硅钢片叠压，用裸铜条作为导体，无滑环等摩擦部件。因此，异步电机结构简单、可靠、体积小、重量轻、可实现电机无维修。
交流传动系统采用三相交流鼠笼式感应电机。三相异步电机与直流电机相比具有很多优点：（1）结构简单、可靠性高、维护少、价格低、易于制造。（2）功率大（目前，世界上最大的直流牵引电机功率为1000kW，而交流牵引电机功率已达到1800kW）、效率高、质量轻。（3）无换向引起的电气损耗和机械损耗，无环火引起的故障。（4）耐振动、耐冲击性能较好。（5）耐风雪、多尘、潮湿等恶劣环境。（6）具有可持续的大启动牵引力。（7）过载能力强（仅受定子绕组热时间常数的影响）。（8）转速高、功率/质量比高、有利于电机悬挂。（9）转矩—速度特性较陡，可抑制空转，提高黏着利用率。（10）在几台电机并联时，不会发生单台电机空转现象。（11）由于取消了整流子和碳刷，大大减少了维修工作量（据统计，不到直流电机的1/3）。
鉴于逆变器技术和交流电机控制技术的进步为采用异步牵引电动机驱动提供了条件。因此，交—直—交传动并采用异步电机驱动是高速列车牵引传动系统的发展主流。
二、牵引变流元件
大功率交—直—交传动系统性能的提高与电力半导体器件的发展密切相关，电力半导体器件的特性决定了变流装置的性能、体积、重量和价格。从铁道牵引的角度看，理想的电力半导体器件应是：断态时能够承受高电压，通态时可流过大电流且通态压降小，可在通态和断态之间进行快速切换，即开关频率高、损耗小、易于控制。应用于铁道牵引的电力半导体器件大致经历了晶闸管、GTO、IGBT/IPM等发展阶段。
1.晶闸管
新干线高速列车电传动技术的发展与电力半导体技术的发展紧密相关，20世纪60年代初研制的0系高速列车，限于当时的电力半导体器件水平，只能采用牵引变压器次边抽头，二极管整流调压方式。到20世纪80年代，大功率晶闸管应用技术成熟，新研制的200系、100系、400系高速列车均采用相控调压方式。
2.可关断晶闸管（简称GTO）
GTO是高电压、大电流双极型全控型器件。与晶闸管相比，GTO的工作频率较高且具有自关断能力，省去了强迫换流电路，所以整体体积减小、重量减轻、效率提高、可靠性增加。在大容量变流设备中GTO发挥了其高电压大电流的优势，在机车牵引传动、交流电机调速、不停电电源和直流斩波调速等领域被广泛应用。
GTO的缺点有两个：一是关断增益较小，门极反向关断电流较小；二是为限制du/dt及关断损耗需设置专门的缓冲电路，这部分电路消耗一定能量，而且需要快速恢复二极管、无感电阻、无感电容等器件。
进入90年代，在电力牵引领域，交流传动开始取代直流传动，加之大功率GTO元件的应用，使得电压型交流传动技术在该领域中占据了主导地位。因此，新研制的300系、500系、700系、E1、E2、E3、E4等高速列车均采用了交流传动技术。
3.绝缘门栅极晶体管（简称IGBT）
IGBT是一种增强型场控（电压）复合器件，集大功率晶体管GTR通态压降小、载流密度大、耐压高和功率MOSFET驱动功率小、开关速度快、输入阻抗高、热稳定性好的优点于一身。IGBT通过施加正向门极电压形成沟道、提供晶体管基极电流使IGBT因流过反向门极电流而关断，其门极控制电路大为简化。大功率IGBT的研制成功为提高电力电子装置的性能，特别是为牵引变流器的小型化、高效化、低噪化提供了有利条件。目前常用于机车牵引变流器的IGBT器件容量为3300V/1200A、6500V/600A等多个等级。
4.智能型功率模块IPM
智能型功率模块IPM是以IGBT技术为基础的电力电子开关，由高速低功耗的管芯和优化的门极驱动电路以及快速保护电路构成。与IGBT器件相比，IPM还具有以下特点：①快速的过流保护；②过热保护；③桥臂对管互锁保护；④器件布局合理，无外部驱动线，抗干扰能力强，工作可靠性高；⑤驱动电源欠压保护。
随着新型大功率半导体器件（诸如IGBT、IPM）的出现，E2和700系高速列车牵引变流器开始采用IGBT或IPM器件，进一步改善了传动系统性能。
采用交流电机时，网上的单相交流电经变压、整流之后，还必须通过逆变器变成三相交流电，才能用于驱动三相交流电机。整个变流过程是从单相交流变直流，再由直流变三相交流，这套交—直—交变流技术，特别是交流牵引电机的控制技术，是高速列车牵引技术的核心，而逆变器又是其中的关键，其中包括下列三项主要技术：一是电力半导体器件，它是逆变器中的关键元件，目前比较先进的是GTO元件和IGBT元件，后者将逐步取代前者；二是变流电路的结构性能，它是随半导体器件的发展而发展的，目前其设计重点已转向牵引性能、谐波含量、电磁干扰、控制特性及运用成本等；三是交—直—交传动的控制技术，这一技术由网侧变流器控制和电机侧逆变器控制两部分组成。第四节脉冲整流器工作原理及控制
一、脉冲整流器工作原理
脉冲整流器是列车牵引传动系统电源侧变流器。在牵引时作为整流器，将单相交流电转变成直流电；再生制动时作为逆变器，将直流电转变成单相交流电，它可方便地运行于电压电流平面的四个象限，因此亦称为四象限脉冲整流器。
图2-4为脉冲整流器电路原理图，由交流回路、功率开关桥路以N及直流回路组成。其中交流回路包括变压器牵引绕组的输出电压u 、NNN漏电感L 和绕组电阻R （R 很小，可以忽略不计）；直流回路包22d括二次滤波环节L 、C 和中间支撑电容C 。其简化的等效电路如图2-5所示。图2-4 脉冲整流器模型电路图2-5 脉冲整流器的简化等效电路
脉冲整流器的电压矢量平衡方程为式中 ——二次侧牵引绕组电压相量；——二次侧牵引绕组电流的基波相量；——调制电压的基波电量。
当二次侧牵引绕组电压一定时，的幅值和相位仅由的幅值及其与的相位差来决定。改变基波的幅值和相位，就可以使与同相位或反相位。在牵引工况下，与的相位差为0°，该工况下的矢量图如图2-6（a）所示，此时滞后；而对于再生制动工况，与的相位差为180°，该工况下的矢量图如图2-6（b）所示，此时超前，电机通过脉冲整流器向接触网反馈能量。
由图2-3可以得到下式图2-6 脉冲整流器简化基波相量图d式中 U ——直流侧电压；α
M ——变流器的调制深度（从系统工作的安全可靠性和电网的α特性考虑控制系统应保证0.8≤M ≤0.9）；
K——短路阻抗的标幺值，一般取0.3～0.35。
由式（2-2）可得dN
式（2-3）表明了中间直流电压U 与变压器牵引绕组电压U 、α变压器短路阻抗标幺值K以及调制深度M 的关系。
由图2-6可知，如果保持与同方向，即位移因数为1，则随α负载电流变化。显而易见，当，这时调制深度M 为最小，α即。而M 的最大值主要取决于元件的开关频率及调制比。
在图2-7中，当调制比达到其最大值时，门极信号相邻两个开关deonDon点的间距须满足t ≥t +t ，其中t 是为了复原吸收回路所需的最d短时间；t 是保证一个器件开通之前另一个器件必须完全关断所需的最小时间，假定载波信号的幅值为1，则由△ABC～△Ade有
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