运用布景
电力机车
电力机车（electric locomotive）是指由电动机驱动车轮的机车。电力机车因为所需电能由电气化铁路供电体系的触摸网或第三轨供应运转中的电力机车，所所以一种非自带动力的机车。电力机车是指从外界撷取电力作为动力驱动的铁路机车，电源包含架空电缆、第三轨、电池等。相同运用牵引电动机的电传动柴油机车、燃气机车等不属于电力机车。
电力机车具有功率大、过载才能强、牵引力大、速度快、整备作业时间短、修理量少、运营费用低、便于完结多机牵引、能选用再生制动以及节省能量等长处。运用电力机车牵引车列，能够进步列车运转速度和承载分量，然后大幅度地进步铁路的运送才能和经过才能。
图1 HXD1型货运电力机车图2 CRH客运电力机车
电力机车分类
依照电气化铁路选用的电流制来分类，干线电力机车可分为两类：直流电力机车、沟通电力机车。
1、 直流电力机车
装有直流串励牵引电动机的机车，触摸网电压为1500伏或3000伏直流电压。直流电力机车的起动和速度调理以往是借助于调理起动电阻和牵引电动机的串联-并联转化来完结的。但这种起动和调速办法不能作到接连滑润地调理速度，并且电能耗费大，线路转化杂乱。
2、沟通电力机车
触摸网电压20千伏或25千伏，单相工频为50或60Hz。在欧洲少量国家如联邦德国、瑞典、瑞士等国亦有选用单相低频沟通制的，此刻触摸网电压为11～16千伏，单相工频为或25Hz。沟通电力机车依据变流设备和牵引电动机类型，主要有以下三种类型：
l 整流器电力机车：又称单相-直流电力机车，是当时运用最广的一种沟通电力机车。在整流器电力机车上，触摸网上的单相高压沟通电首要经过牵引变压器降压，然后经过由硅整流元件或晶闸管组成的整流设备将单相沟通电变换为直流电，供应牵引电动机。
l 单相整流子电动机电力机车：又称直接式沟通电力机车，选用单相整流子牵引电动机。触摸网上的高压沟通电经过变压器下降电压后，就直接供电给牵引电动机。这种机车电气设备简略，但单相整流子电动机的换相条件随沟通电频率的增高而恶化，因而多用于单相低频沟通制的电气化铁路上。
l 交-直-沟通电力机车：又称为单相-三相电力机车。在这种机车上，触摸网上的高压沟通电首要经过牵引变压器降压、整流，使中心直流环节保持安稳的直流电压或安稳的直流电流。然后再由逆变电路将中心直流电变换为三相沟通电供应三相异步牵引电动机或三相同步牵引电动机。改动逆变设备输出的三相沟通电的频率和电压即可调理机车的功率和速度。
交-直-沟通电力机车电气作业原理
跟着电力电子技能的开展，国内外轨道交通广泛运用交-直-沟通型电力机车，依据变流器结构的不同，交-直-交型电力机车有电压型、电流型两种根本结构。以电压型交直交变流器供电、三相异步电动机做牵引电动机的机车为例原理如图3所示。
图3交直交型机车传动原理图
机车在作业时，受电弓将网压引进机车变压器一次侧绕组，经变压器二次侧绕组降压后送入①环节，将沟通电转化为脉动直流电，经②环节滑润A处的脉动，送入③环节，将直流电逆变为电压和频率可调的三相沟通电，经④环节平波电抗器，供应⑤环节三相异步牵引电动机，完结牵引运转。在这个体系中，机车先将电网的沟通能量转化为直流能量，然后进一步转化成电压和频率可调的沟通能量。各环节的效果分述如下：
① 整流电路：根本效果是将沟通电转化为直流电。完结电路能够是不可控整流桥、相控整流桥、四象限脉冲变流器。
② 直流环节滤波器：根本效果是滑润A处的纹波（脉动），消除或削减谐波含量（5次谐波），改进机车的功率因数。
③ 逆变器：用于将直流电转化为三相沟通电，一起为了机车调速的需求，它应具有较宽的调频规划和调压规划，一般选用正弦波脉宽调制（PWM）。跟着电力半导体器材（GTO）的开发，能够选用电压相量操控技能（VVCPWM），下降电机损耗，削减网压动摇的影响。
④ 平波电抗器：有三大效果，即下降电机、电缆中高频成分，操控噪声传达，按捺电机起动过程中的谐波分量，使频频断开电机电路时不损坏变频器，三者经过三相霍尔电流传感器对变频器输出端采纳完善的短路保护措施。
其间逆变器是交-直-交型电力机车电气部分的中心组件，是机车调速的要害操控部件，对此各铁路局车务段的主要是针对逆变器进行日常检测保护。
电力机车逆变器日常检测与保护
电力机车逆变器检测要害一：宽频丈量
交直交型沟通传动电力机车选用三相异步牵引电动机，其速度公式为：
变频调速办法即改动异步电动机供电电源频率。由公式可见，在磁极对数p必定的条件下，如果能滑润改动频率f，就能够滑润调理电动机的转速n。且频率改变规划越大，异步电机调速规划也越广大，这就能够满意机车牵引电动机转速从零到最大值的调速要求。
惯例工频逆变器的输出丈量一般选用电能质量分析仪，但是机车逆变器电压输出PWM波的频率是几赫兹到一百多赫兹，常电能质量分析仪无法满意大规划的频段丈量，而一般的丈量仪器普遍存在带宽窄的问题，导致不能精确评价逆变器输出的各项参数。
针对此，作为国内高端仪器制造厂商ZLG致远电子，提出了选用高精度高带宽功率分析仪的计划来处理此问题。
依据逆变器的作业频率，致远电子选用了具有500KHz带宽和500K采样率的PA2000mini功率分析仪进行现场查看，彻底掩盖电力机车的电压作业频率，充沛确保了PWM波的丈量精确性，为评价逆变器体系供给了最原始最实在的数据。
图4 PA2000mini现场实测（正面）图5 PA2000mini现场实测（反面）
测验现场工程师较为重视运转时逆变器的输出频率、电流和谐波等要害信息，图6与图7现场实测数据。PA2000mini具有100M同步时钟，丈量精度高达0.1%，全通道参数同步显现。
图6电力机车谐波测验数据-PA2000mini
图7电力机车电流测验数据-PA2000mini
电力机车逆变器检测要害二：便携与独立供电
因为电力机车逆变器规划装在接近机车头的配电车厢中，现场空间狭小，通道只能满意单人经过，对丈量东西的体积有比较高的要求，如上图4和图5所示为PA2000mini在配电车厢中的实测状况。更为重要的是，电力机车在运转中无法获取安稳的220V供电电压、电能质量较差，简单对精密仪器的测验精度形成影响，长时间作业将损坏测验设备。
PA2000mini是职业首款便携式功率分析仪，锂电池供电长达3-4 个小时，老练的电源体系规划，确保模仿电路具有极高的电源按捺比，然后使锂电池电源的动摇对模仿前端的供电没有影响，从而确保功率分析仪的全体丈量精度。PA6000mini 选用了紧凑型规划架构，最多支撑4个功率输入模块和1 个电机模块，分量仅5KG，彻底满意电力机车的随车测验要求。
图8 PA2000mini功率分析仪正面显现区域功用按键
图9 PA2000mini功率分析仪反面接口
总结
我国高铁在速度上不断改写国际纪录，其技能也被公以为国际抢先，全国铁路各局各车务段也对测验设备进行全面提高。PA2000mini功率分析仪作为便携式逆变器检测设备已老练运用于我国电力机车逆变器现场调试保护。
其它
依据《我国铁路中长时间开展规划》，到2020年，为满意快速增长的旅客运送需求，树立省会城市及大中城市间的快速客运通道，规划“四纵四横”铁路快速客运通道以及三个城际快速客运体系。建造客运专线1.2万公里以上，客车速度目标值到达每小时200公里及以上。
“四纵”客运专线：北京—上海（京沪高速铁路）、北京—武汉—广州—深圳—香港（京港高速铁路）、北京—沈阳—哈尔滨（大连）和杭州—宁波—福州—深圳。
“四横”客运专线：徐州—郑州—兰州、杭州—南昌—长沙—昆明、青岛—石家庄—太原、上海—南京—武汉—重庆—成都（沪汉蓉高速铁路）。
三大城际客运体系：
环渤海区域：北京—天津
长江三角洲区域：南京—上海—杭州
珠江三角洲区域：广州—深圳、广州—珠海、广州—佛山
中投参谋以为：我国高速铁路建造进程正在不断加速，现在，武汉及周边城际圈、郑州及周边城际圈、长沙—株州—湘谭区域、长春—吉林等经济会集带或经济据点，均将规划建筑城际铁路。
除此之外，广州至南宁、广州至贵阳、成都至兰州等重要省会之间或严重城市之间，将来跟着经济规划的扩大和客运需求的添加，都将连续建筑200公里及以上的客运专线或城际铁路。估计到2020年，我国200公里及以上时速的高速铁路建造路程将超越1.8万公里，将占国际高速铁路总路程的一半以上。
