1.2.4　牵引变流器与牵引电机的参数匹配

要使高速列车交流传动系统的优越性得到最大限度的发挥必须合理地匹配牵引变流器和牵引电机，在进行牵引传动系统设计时不仅要考虑启动力矩、最大功率，还必须考虑变流器和电机的质量、外形尺寸。在满足一定的运行条件的前提下，列车的牵引特性应尽可能与牵引变流器、牵引电机一起考虑，以便选择合理的容量匹配，使系统的整体性能参数最佳、费用最低。

列车牵引特性一般分为两个区段：即0～vN的恒牵引力（恒力矩）区，以及vN～vmax的恒功率区。在恒力矩区，要求逆变器的输出保持Us/fs=const，fsl=const，起动时适当提高Us的恒磁通控制方式；在恒功率区，牵引电机工作在弱磁工况，有Us=const，S=fsl/fs=const和，fsl=const两种不同的控制策略。因此，不同的运行工况、不同的控制策略对牵引变流器和牵引电机的要求均有差异，变流器与电机的容量有许多种不同的组合。根据应用要求，使系统整体性能最佳、费用最低是选择变流器与电机容量的优化目标。对于列车牵引系统而言比较典型的有三种匹配方案。

1.最大电机最小逆变器匹配方案

采用Us=const，S=fsl/fs=const恒功率控制策略，由于速度增加时电机的输入电压、电流保持恒定，逆变器的容量可以根据额定速度下的电压、电流值进行计算，逆变器的容量得到了充分的利用；而由于电机的最大转矩与速度的平方成反比例，电机的过载系数随速度的增加而减小，为了保证最高速度下满足电机转矩的需求，电机的额定过载系数要设计得大一些，电机的容量没有得到充分利用。因此这种控制方案也称为最大电机最小逆变器方案。

2.最小电机最大逆变器匹配方案

采用，fsl=const恒功率控制策略，由于速度增加时电机的最大转矩、电机的过载系数恒定不变，牵引电机在额定速度点发出的力矩近似于它的最大转矩，牵引电机的容量得到了充分的利用；而逆变器输出电压的平方与速度成正比，电流的平方与速度成反比，恒功率范围越大电压提高得越多，这种情况下逆变器必须按起动时的最大电流和最高速度下的最大电压进行容量计算，逆变器的容量没有充分发挥。因此这种控制方案也称为最小电机最大逆变器方案。

3.介于两者之间的折中方案

这种匹配方式介于上面的两者之间，即变流器和牵引电机所发挥的功率与设计容量比都不是最佳，然而在进行系统设计时既充分考虑两者之间的关系，又兼顾了机车的牵引特性，从整体角度看是一个比较经济的系统。但是此方案的实现非常困难，更何况许多列车无法同时兼顾变流器和牵引电机。

由于目前大功率电力电子器件价格昂贵、变流器的费用较高，目前高速列车的恒功率控制多采用第一种方案进行系统的优化匹配设计。