火車跑得快，全靠車頭帶。

這句有問題嗎？

如果擱以前那種“況且、況且、況且。。。”的火車肯定沒毛病。

或者呢，如果你是年終總結會上講給你領導聽，想拍馬屁多要點年終獎，那這句話也是一點兒毛病都沒有。

但是如果你想用這句話描述當今高鐵列車的動力系統，那毛病大了。

今天就來和大家聊聊，高鐵跑得那么快，既不是車頭帶的，又不是你領導帶的，那到底是誰帶的？

（“況且、況且。。。”這是什么梗？本文末尾有答案。）

其實大家經常說的“坐高鐵”這種說法，這是不嚴謹的，高鐵全稱是高速鐵路，是指可以達到高速列車通行要求的鐵軌線路。

大家平常說的“坐高鐵”，當然不是坐在鐵軌上，其實是指乘坐高速動車組列車。

高速這個定義好理解，目前國際上通常認為超過200km/h的列車都算高速列車，在中國G字頭列車一般是250km/h~350km/h，D字頭列車一般是200km/h左右，其實G和D字頭的車都屬于動車組列車。

那動車組什么意思呢？動車組是指由若干節有動力車廂和無動力車廂組成的固定編組列車。

這種方式能讓列車的重量分布更均勻，加速快。最早是德國西門子在1903年研制成功了第一列動車組列車，由電機驅動，在當年跑出了210km/h的速度。這車造型看起來不像能跑那么快，不過想想一百多年前就達到這個速度也確實令人佩服。

不過到了一百多年后的今天，中國建成了世界最長里程的高鐵運營線路，目前是3萬6千多公里，比世界其他國家加起總和來還多。

說到國內目前運營的最先進的復興號CR400動車組列車，運營時速是350km/h，標準編組為8節，由4節動力車廂和4節拖車廂組成。大概結構如下圖所示，有動力的車輪標識為黑色，沒有動力的車輪是白色。

聊到這里大家應該明白

為啥高鐵動車不是車頭帶著跑了吧？

現在我們往細了聊聊，

這些有動力的車輪是誰帶動的？

高鐵都是電氣化了，那當然是電機帶動車輪啦，那電機要轉快點或是轉慢點，這是誰控制的呢？

這就是牽引變流器，變流器分兩部分，如下圖所示，左側的AC line是車頂之上的架空電線，也叫接觸網，電壓為25kV的高壓交流電。車頂的受電弓把高壓電引入變壓器，如下圖所示。

變壓器降壓后連入牽引變流器的整流側（AC to DC），然后再由逆變側（DC to AC）通過三相電纜連接驅動電機。

可能有讀者不明白為啥電壓要從交流成直流然后再變回交流，這不是瞎折騰，雖然交流電機是交流電驅動，但是電機的轉速和交流電頻率相關，固定頻率的交流電并不能主動的控制電機的扭矩和轉速，因此需要變流器（也叫變頻器）根據電機實時轉速以及扭矩需求輸出特定頻率特定電壓電流的交流電，這樣的變頻驅動電機能夠精確平順的控制扭矩和轉速。而變流器輸出變頻電壓電流的原理就是通過控制逆變橋開關器件的占空比，使直流電變成相應頻率和電壓電流的交流電。

這樣有什么好處呢，咱們就說最直觀的感覺，你回想下十幾年前坐綠皮車時，起步那一瞬間是不是都會哐當的沖一下，體驗非常不好，有時睡在臥鋪上都能給晃下床了。而現在的高鐵則是平穩的加速，你不看窗外都不知道車開動了。這就是過去的直流電機和當今交流變頻電機的差距。另外，牽引變流器大部分都是四象限整流，這意味著列車在進站剎車時的能量可以發電回饋到電網，更加的節能。

咱們說回牽引變流器，

這東西長啥樣呢？

簡單來說就是吊在車底的一個大鐵箱子，安裝位置如下圖所示。

如上圖所示，牽引變流器外觀是個大鐵箱子，而箱子里面的核心單元，也就是整流和逆變功能部分，一般稱為變流器功率組件（藍色框圖）。而變流器的核心半導體器件就是上圖中紅框里的IGBT模塊。

說到牽引級IGBT，

我們就順便看看英飛凌的牽引級IGBT產品。

下圖中這幾款可以說是牽引系統里的老江湖了，它們屬于IHV系列，雖然它們的外型有點old fashion，二十多年沒變過了，但是它們的內部的芯片技術卻是一直在更新換代的。最新的3300V E4芯片產品已經開始量產，在140mm*190mm的尺寸下，內部集成有超過2000A的IGBT芯片，并且有著更長的耐久性，實力引領IGBT行業。

英飛凌做為一家銳意創新的公司，不僅只有old fashion，而且還有new fashion，這就是XHP系列，可靈活編組的全新高功率模塊封裝。

未來的軌道交通牽引系統，無論是地鐵還是高鐵，無論是Si的IGBT器件還是SiC的MOSFET，都可以用同樣的封裝進行模塊化設計，這樣可以大幅降低設計的工作量以及采購備貨的種類。

最后給大家講個笑話：老師讓小明用“況且”造句，小明回答：有一列火車開過來了，況且、況且、況且。。。

從這個故事中我們可以判斷出小明平時坐的不是高鐵，因為高鐵的鐵軌是整體焊接的，鐵軌上沒有縫隙，所以車輪滾動不會發出況且、況且。。。的聲音。