火車跑得快，全靠車頭帶。

這句有問(wèn)題嗎？

如果擱以前那種“況且、況且、況且。。。”的火車肯定沒(méi)毛病。

或者呢，如果你是年終總結(jié)會(huì)上講給你領(lǐng)導(dǎo)聽(tīng)，想拍馬屁多要點(diǎn)年終獎(jiǎng)，那這句話也是一點(diǎn)兒毛病都沒(méi)有。

但是如果你想用這句話描述當(dāng)今高鐵列車的動(dòng)力系統(tǒng)，那毛病大了。

今天就來(lái)和大家聊聊，高鐵跑得那么快，既不是車頭帶的，又不是你領(lǐng)導(dǎo)帶的，那到底是誰(shuí)帶的？

（“況且、況且。。。”這是什么梗？本文末尾有答案。）

其實(shí)大家經(jīng)常說(shuō)的“坐高鐵”這種說(shuō)法，這是不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)模哞F全稱是高速鐵路，是指可以達(dá)到高速列車通行要求的鐵軌線路。

大家平常說(shuō)的“坐高鐵”，當(dāng)然不是坐在鐵軌上，其實(shí)是指乘坐高速動(dòng)車組列車。

高速這個(gè)定義好理解，目前國(guó)際上通常認(rèn)為超過(guò)200km/h的列車都算高速列車，在中國(guó)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(shí)G和D字頭的車都屬于動(dòng)車組列車。

那動(dòng)車組什么意思呢？動(dòng)車組是指由若干節(jié)有動(dòng)力車廂和無(wú)動(dòng)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(guó)西門子在1903年研制成功了第一列動(dòng)車組列車，由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，在當(dāng)年跑出了210km/h的速度。這車造型看起來(lái)不像能跑那么快，不過(guò)想想一百多年前就達(dá)到這個(gè)速度也確實(shí)令人佩服。

不過(guò)到了一百多年后的今天，中國(guó)建成了世界最長(zhǎng)里程的高鐵運(yùn)營(yíng)線路，目前是3萬(wàn)6千多公里，比世界其他國(guó)家加起總和來(lái)還多。

說(shuō)到國(guó)內(nèi)目前運(yùn)營(yíng)的最先進(jìn)的復(fù)興號(hào)CR400動(dòng)車組列車，運(yùn)營(yíng)時(shí)速是350km/h，標(biāo)準(zhǔn)編組為8節(jié)，由4節(jié)動(dòng)力車廂和4節(jié)拖車廂組成。大概結(jié)構(gòu)如下圖所示，有動(dòng)力的車輪標(biāo)識(shí)為黑色，沒(méi)有動(dòng)力的車輪是白色。

聊到這里大家應(yīng)該明白

為啥高鐵動(dòng)車不是車頭帶著跑了吧？

現(xiàn)在我們往細(xì)了聊聊，

這些有動(dòng)力的車輪是誰(shuí)帶動(dòng)的？

高鐵都是電氣化了，那當(dāng)然是電機(jī)帶動(dòng)車輪啦，那電機(jī)要轉(zhuǎn)快點(diǎn)或是轉(zhuǎn)慢點(diǎn)，這是誰(shuí)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(cè)的AC line是車頂之上的架空電線，也叫接觸網(wǎng)，電壓為25kV的高壓交流電。車頂?shù)氖茈姽迅邏弘娨胱儔浩鳎缦聢D所示。

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

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(jī)是交流電驅(qū)動(dòng)，但是電機(jī)的轉(zhuǎn)速和交流電頻率相關(guān)，固定頻率的交流電并不能主動(dòng)的控制電機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，因此需要變流器（也叫變頻器）根據(jù)電機(jī)實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)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(qū)動(dòng)電機(jī)能夠精確平順的控制扭矩和轉(zhuǎn)速。而變流器輸出變頻電壓電流的原理就是通過(guò)控制逆變橋開(kāi)關(guān)器件的占空比，使直流電變成相應(yīng)頻率和電壓電流的交流電。

這樣有什么好處呢，咱們就說(shuō)最直觀的感覺(jué)，你回想下十幾年前坐綠皮車時(shí)，起步那一瞬間是不是都會(huì)哐當(dāng)?shù)臎_一下，體驗(yàn)非常不好，有時(shí)睡在臥鋪上都能給晃下床了。而現(xiàn)在的高鐵則是平穩(wěn)的加速，你不看窗外都不知道車開(kāi)動(dòng)了。這就是過(guò)去的直流電機(jī)和當(dāng)今交流變頻電機(jī)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(jìn)站剎車時(shí)的能量可以發(fā)電回饋到電網(wǎng)，更加的節(jié)能。

咱們說(shuō)回牽引變流器，

這東西長(zhǎng)啥樣呢？

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是吊在車底的一個(gè)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(gè)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(lán)色框圖）。而變流器的核心半導(dǎo)體器件就是上圖中紅框里的IGBT模塊。

說(shuō)到牽引級(jí)IGBT，

我們就順便看看英飛凌的牽引級(jí)IGBT產(chǎn)品。

下圖中這幾款可以說(shuō)是牽引系統(tǒng)里的老江湖了，它們屬于IHV系列，雖然它們的外型有點(diǎn)old fashion，二十多年沒(méi)變過(guò)了，但是它們的內(nèi)部的芯片技術(shù)卻是一直在更新?lián)Q代的。最新的3300V E4芯片產(chǎn)品已經(jīng)開(kāi)始量產(chǎn)，在140mm*190mm的尺寸下，內(nèi)部集成有超過(guò)2000A的IGBT芯片，并且有著更長(zhǎng)的耐久性，實(shí)力引領(lǐng)IGBT行業(yè)。

英飛凌做為一家銳意創(chuàng)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(lái)的軌道交通牽引系統(tǒng)，無(wú)論是地鐵還是高鐵，無(wú)論是Si的IGBT器件還是SiC的MOSFET，都可以用同樣的封裝進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，這樣可以大幅降低設(shè)計(jì)的工作量以及采購(gòu)備貨的種類。

最后給大家講個(gè)笑話：老師讓小明用“況且”造句，小明回答：有一列火車開(kāi)過(guò)來(lái)了，況且、況且、況且。。。

從這個(gè)故事中我們可以判斷出小明平時(shí)坐的不是高鐵，因?yàn)楦哞F的鐵軌是整體焊接的，鐵軌上沒(méi)有縫隙，所以車輪滾動(dòng)不會(huì)發(fā)出況且、況且。。。的聲音。