LED、SiC功率半导体——铁路节电新利器
摘要: 新1000系采用了削减耗电量的技术。其中具代表性的是前部标识灯(前灯)和车厢灯采用的LED照明。东京Metro称,地铁前灯采用LED“尚属首次”。
地铁采用LED和新型半导体
于2012年4月投入运行的东京地铁(东京Metro)银座线新“1000系”车辆,其外观令人联想起老“1000系”——1927年开始商业运营的亚洲最早的地铁所使用的地铁车辆,但内部却大不相同,采取了大量改善措施以提高性能。
例如,为了提高乘客的乘坐舒适度,车内加大空调的输出功率,强化了空调的功能;把车内显示器改换为17英寸的宽屏液晶显示器,提高了视认性。但强化这些功能后,车辆的耗电量趋于增加。
为此,新1000系采用了削减耗电量的技术。其中具代表性的是前部标识灯(前灯)和车厢灯采用的LED照明。东京Metro称,地铁前灯采用LED“尚属首次”。
虽然主灯只有32瓦,辅灯只有16瓦,但亮度却与过去的150瓦级前灯相当。车厢灯也在确保亮度等于或大于过去荧光灯的同时,削减了约40%的耗电量。车厢灯的LED照明寿命约为4万个小时,大约是荧光灯的3.5倍。
不只是照明,马达也实现了高效率化。采用的是比普通感应马达效率更高的永磁同步马达。除此之外,为了减轻曲线行驶时的振动和噪声,车辆还配备了能够沿曲线平稳行驶的“径向转向架”。使原本固定在转向架上的车轴的朝向能够沿轨道的曲线活动。东京Metro称,这种方式应用于地铁也是日本“国内首次”。
并且,同属银座线的其他客运车辆采用了使用新材料SiC(碳化硅)的功率半导体。半导体行业对此寄予了厚望,认为这一技术“应用于铁路,将会大大地加速普及”。功率半导体的作用是在驱动马达,或是为电池充电时控制或供给电力。与使用Si(硅)的现行功率半导体相比,使用SiC的功率半导体能够大幅降低电力损耗,实现装置的小型化。
最先着手采用的是三菱电机公司。2011年10月,该公司发布了配备SiC功率半导体的逆变器。现在,银座线“01系”的部分车辆已经配备了这种逆变器。
紧随三菱电机之后的是东芝公司。该公司于2011年12月发布了使用SiC功率半导体的逆变器。三菱电机与东芝的逆变器是用于接触网供应的电压为直流600伏或750伏的铁路。之后,日立制作所又在2012年4月发布了为1500伏直流接触网开发的使用SiC功率半导体的逆变器。
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