这个问题真是要累死人啊。
列车的电力布局有着很强的时代烙印，是中国几代工程人员的美好回忆。
好的，从头慢慢说起。先说火车上面受电弓上接的是什么电？
答：我国平常见的火车、动车、高铁等干线轨道列车全部使用的是单相25kV（始端27.5kV），工频50Hz交流架空线供电。
我国其他电力机车，如地铁等小功率轨道车使用低压直流电，一般为700V或1500V。
明白这一点就好办了，先不分析地铁和轻轨。只说旷野上唿嚓唿嚓呜呜飞奔的火车~~~
那么火车里面的电力布局是怎样的？火车内部电源种类众多，根据列车型号的不同而不同。我国目前在跑的火车主要有普快，特快，高铁动车等。电源布局主要分两大类：交直传动，交直交传动。
先说普通火车，即萌萌的大眼怪——韶山型火车：
当然这个图片是个绿皮车，是韶山1型车，比较远，现在已经退役。后来韶山系列又多了很多更先进的家族成员，不过这些车的电力布局基本一样，我这里就暂时称他们是准普通火车，因为这些是我们以前最常见的车型。
韶山车比较老，那时候电力电子技术还不是那么完善，所以电力部分有着非常浓厚的原始气息。单相25kV交流电进来，用晶闸管整流成直流电，典型的交-直流传动。直流电后面接直流电机，通过晶闸管相控调压控制电机转速，后接两级电阻制动。车上的用电设备简单，如加热、风扇、照明等等。我们俗称这代车为绿皮车，知道为什么没空调了吧，电源不匹配，接不上，装上也用不了。如果要装空调，就必须要有直流电再转成交流电的玩意儿，俗称逆变器。这就需要进行电气改造。那时候，别管什么谐波啊，功率因数啊，能唿嚓唿嚓跑起来就是好车啊！
直流电机毕竟需要维护，电刷老坏不是办法，所以韶山4号的时候，电机就换成了三相鼠笼机了，可是还是木有逆变器啊，怎么办？人类是不可阻挡的，一个叫做劈相机的神器就出现了。首先25kV的单相交流电驱动一个单相交流电动机，然后这个电动机再带动一个三相同步发电机和一个直流发电机，这样，三相交流电和直流电就出现了，火车内部的电源顿时丰富起来了有木有！空调可以上了有木有！电脑控制设备也能用了有木有！
然后，大功率的电力电子器件出现了，PWM理论也出现了，逆变技术成熟，交流机控制理论井喷，逆变器迅速取代了笨重的劈相机，火车瞬间轻了好多，少了好多铁啊。
这时候，和谐系列机车便登场了：
有些人称他红皮车。是新一代的准高速干线列车，目标是取代原来的绿皮车，中国速度进入了准高速时代。这时候，和谐机车已经采用交直交的电源构架，这和最先进的高铁动车等构架已经是相同的了：
下面介绍新一代列车的电源构架：
首先，25kV单相交流电进来先通过牵引变压器降压至单相900V交流。
然后，900V单相交流整流成两路直流电，这个电力电子里称为DC-Bus（直流总线）。这两条直流总线用处不同，一条用于牵引火车前进，另一条用于其他用途。
牵引直流线路用于主力变频逆变。和谐HXD、动车、高铁的发动机都是三相异步电动机，这需要三相交流变频电源。所以需要逆变器将直流电转化为三相变频交流电供机车提供动力。
另一条直流Bus先接备用电源（UPS），之后接另一个逆变器逆变成50Hz工频恒频交流电供列车上其他交流设备工作。UPS主要作为停电时的备用电源。比如事故或突然停电的情况下列车的相关设备还能继续工作。对于现代化的高铁和动车，当火车制动时，电机还能反馈制动，将机械能反过来传给电网，实现节能。
来源：知乎 www.zhihu.com
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