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AC4000型電力機車是中國鐵路的電力機車車型之一，也是中國第一台交-直-交流電傳動的國產電力機車，由株洲電力機車廠和株洲電力機車研究所於1996年研製成功。AC4000型電力機車屬於實驗性車型，僅試製一台未投入批量生產，但其研製及試驗過程為中國探索交流傳動電力機車設計特點及性能指標作出重要貢獻。

背景

隨着電力電子技術的發展，德國於1971年成功研製世界上第一台採用交流傳動技術的鐵路機車--DE2500型柴油機車，其優越的牽引性能很快獲得了鐵路運輸部門認可；此後在DE2500型機車基礎上，進而研製了採用晶閘管牽引逆變器的120型電力機車，顯示出單軸功率大、粘着利用好、維護方便等特點，奠定了當代交流傳動電力機車的技術基礎。

中國於1980年開始進行交流傳動牽引系統的研究，由株洲電力機車研究所主導，先期分階段進行小功率系統試驗，至1984年完成了20千瓦交-直-交變流器和異步交流電機系統的研究試驗；從1985年起，開展大功率交流傳動系統的研究。1989年9月，中國國內首台300千瓦交-直-交流電傳動系統地面實驗裝置在株洲電力機車研究所研製成功，並通過鐵道部技術鑑定。同年，株洲電力機車研究所成立了中國第一個交流傳動研究室，並在中國鐵道部的支持下，主持了"電力機車三相交流傳動800-1000kW機組地面試驗"重大課題的研究，該研究項目成功研製了包括臥式模擬變壓器、脈衝整流器（四象限變流器）、PWM逆變器及電子控制裝置在內的1000千瓦交流傳動系統，並完成了1025千瓦的牽引特性試驗及800千瓦的再生制動試驗；該項目於1992年通過鐵道部鑑定，1993年獲鐵道部科技成果二等獎。株洲電力機車研究所又承擔了"4000kW交-直-交電力機車1000kW變流裝置"的研製，該項目於1997年獲鐵道部科技成果一等獎。

研製

1991年，中國鐵道部正式立項研製4000千瓦交流傳動電力機車，該型機車被定型為「AC4000"，其中「AC」代表交流電傳動，「4000」代表功率為4000千瓦；AC4000型電力機車由株洲電力機車廠和株洲電力機車研究所共同研製，並被列入第八個五年計劃國家重點科技攻關項目之一。1992年12月，AC4000型機車設計方案通過技術設計審查。1994年，株洲電力機車研究所建造了一個2000千瓦交流傳動試驗台，模擬半台機車的實際運行情況，為AC4000型電力機車的研製提供了大量數據和經驗。

1996年6月19日，AC4000型電力機車在株洲電力機車廠出廠，時任鐵道部部長韓杼濱、副部長傅志寰、湖南省委常委副省長周伯華，株洲市委書記程興漢等領導參加了竣工剪彩儀式。AC4000型電力機車採用交-直-交流電傳動，使用四象限脈衝變流器、PWM逆變器供電、三相異步牽引電動機，裝有微機控制系統，具有工況監控和故障診斷檢測功能，電制動採用再生制動。機車最大速度為120公里/小時，軸式Bo-Bo。AC4000型機車是中國鐵路機車電傳動發展史上的新一個里程碑，於1996年獲國家「八五」科技攻關重大科技成果獎。

試驗

AC4000型電力機車經過調整試驗後，於1997年初在北京環形鐵道試運行，期間最高試驗速度達到121公里/小時；1998年上半年，機車在西南交通大學牽引動力國家重點實驗室內的定置試驗台上進行了考核試驗。在試驗過程中機車暴露出一些技術問題，例如機車啟動時發生牽引力振盪、電網諧波較多、牽引電機濾波電抗器產生的牽引電機定子電流衝擊；機車雖然可以隨負載變化穩定運行，但其牽引特性曲線上並沒有恆力矩或恆功區，直接影響其高頻（高速）區的性能發揮。此外，由於AC4000型電力機車採用轉差控制方式對牽引電機實現變頻控制，難以達到較高的動態性能，也削弱了電機的可控性。

視頻

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