为什么高铁电弓上是交流电，到车箱还要变直流电再成交流电？
高铁供电系统釆用单相2.7万伏是出于供电系统可靠性，经济性要求来考虑的。
一根线一根横向受电弓，这样导线的横向架设时的横摆尺寸精度要求比较低，显然比三相四线制供电的跟踪精度（横向）要求要低得多！
其次是电网简单，高铁电负荷并不是很大，利用大地做回路使供电造价进一步降低。
采用交流供电时信令系统简单可靠，便于线路状态的分区间管理，比如利用线路对地电容值的变化来管理线路对地垂直距离变化量，对线路故障发现处理在蒙牙期间，确保供电网络的正常稳定运行，发现问题及时处理。
在车上为什么要采用交流到直流的转换呢？
1 交流转换成直流后，可以利用车载储能系统（电池组，电容柜等）对供电电压进行滤波，稳压。以保证列车运行中对电源稳定性要求，克服因电网转换，受电弓接触跳动等短时间供电间断造成的电压波动。同时也保护了受电弓接触瞬间电流不会因为接触不良而出很大的峰值，延长设备使用寿命。
2 功率因数补偿，在交变直的过程中釆用PFC（功率因素校正） 技术，降低供电系统无功功率损耗，提高供电效率。
3 EMC（电磁兼容）设计要求。交流电转换为直流电的过程中，通过电路抑制（共摸，差横，高频旁路等），将电网导入干扰比较好的消除。
车载供电系统为什么要将直流电源再次逆変成三相交流电？
这是因为列车供电需要而提出的。比如：驱动电机，车载用电系统，如：灯，空调等应用比较多的电压等级。三相交流电路通过变压器就很容易满足不同的电压要求。
高铁顶部电弓上的交流电是2.75万伏单相，必须要变成直流电，然后再逆变成低压交流电440伏/400伏/220伏/100伏供车厢内使用，或者逆变成驱动机车所需要的2000V的三相变频交流，以便调节机车驱动电机转速。
2.75万伏的单相高压是不能直接给照明系统供电的。
2.75万伏的单相高压也是不能给驱动车厢的三相交流电动机供电的。
高铁电动机单个的功率通常400KW以上，电压2000V，三相交流电。
首先要说的是，轨道交通的机车，是有直流供电的。
轨道机车有直流电供电的。但是不是速度超过200km/h的铁路。
现存的使用直流电给轨道交通供电的，部分地铁，以及部分轻轨。速度小于160KM/小时。
国际上公认列车最高速度达200km/h及其以上的铁路， 可称“高速铁路”。也就是我们说的高铁这个词语的由来。
电气化铁路三大元件：牵引变电所，接触网，电力机车
那么直流供电的机车使用多大电压，以及为什么要使用直流供电呢？在直流供电中，有使用DC600V，DC750V，DC1500V，DC3000V四种，直流供电的特点其实很明显。
因为本身机车和接触网之间的基础依靠受电弓。电压小的状态下，想要实现大功率，就需要电流增大。也就是说，直流电有个比较大的弊端是接触网与受电弓实时的接触电流比较大。
容易产生电弧，对接触网和受电弓有损害。更主要的是，这种线路，在户外损耗大，在地铁线路中，地铁户外路段相对要少。因此，可以使用直流供电。
地铁直流供电的唯一好处是，在优良的外部环境条件下，直流供电的线路建设成本低，好管理。
目前缓慢的形成，非标准化的统一：采用单向工频供电：25kv，或者是27.5KV供电。我们国家使用的是 27.5kv的 单向工频交流电。
日本的新干线，使用的是 19－27.5KV，额定25KV， 瞬时最低17.5KV在22.5KV时可不降功运行。
新干线接触网
为什么快速的高铁要使用交流供电？这里就要说一个核心点，对于高铁来说，高铁的速度快慢，并不是单单的看机车的电动机的马力有多高。主要其实是看，整个接触网，能够在多高的速度下，稳定运行。也就是说制约铁路高速的核心是：接触网。
（1）接触网要尽量的地现，可以提供大功率，同时尽量降低电流，或者是控制在一定范围内。
以交流电接触网为例，日本新干线峰值电流可以达到2000-3000A，这个数据，相信做机械行业的朋友都有了解。如果线路中有这种级别的电流，导线要用什么？
导线要用铜盘，同时一定要加储能装置，例如超大电容，或者是储能的电机。不然对电网的冲击过大，很容易损坏。
所以交流电在高速铁路上面，基本是都是必然的选择。
（2）电网的损耗，长距离传输的损耗。
我们都知道，现在长距离传输，出了极少数的几条，在建的直流特高压，基本上都是采用的交流电传输。一方面线路损耗小，同时可以通过变化电压，来降低损耗。
对于高铁来说，动辄都是1000km的路程。线路损耗只有降到最低，才能够保证后期的维护和运营不至于亏本太多。
（3）机车电机的选择
交流电机，可以通过变频的方式控制电机的速度。控制方式更加灵活，同时反应速度快。比较典型的另一个产品，新能源 汽车 的特斯拉， 使用的就是交流异步电机。（其他家都是永磁同步电机）
那么从接触网（交流电）——受电弓，机车电路系统（直流）——电机（交流电）的原因是什么？1、我们上面说了，高速铁路，之所以使用交流电，是因为只有交流电，可以供应高速状态下的机车运行的电力。各国的使用情况，也基本反馈出了，接触网都是交流电。这里就没有疑问了。
2、机车通过受电弓，接触网接触网，然后获得了电能。但是这个有一个问题， 那就是由于整个高铁的电路环路，使用是接触网一条线，然后通过馈线，还有轨道将电流送回变电所。（ 也可以说是接地线，当然这个说法不严谨）
这里就要提到一个电气化铁路中的一个电力的核心设备： 牵引变流器。这是和谐号的其中一种牵引变流器
其实从接触网27.5kv下来后，先进行的降压，一般会降压到1450v，或者是1350v，根据具体车型不同的变流器不同。
然后牵引变流器，会将单相电，线转换为直流电，然后最后输出380v的三向交流电。
牵引变流器
最后的这个380v，才是整个机车的电机，其他设备使用的电。
27.5千伏单相高压电，作为驱动电源，为的是便于输送，减少电损，便于受电，你弄三相，不光容易碰撞短路，还增加输电线成本。当机头上的受电弓，接受到高压电，因是单相，不能直接驱动电机，和给车厢各个方面供电。需要先将它整流成直流电，通过电容，形成相位差，再通过振荡，形成交流电，再通过变压器，把它变到驱动电机所需的电压。至于车厢所用的220伏，100伏这个无所谓，可以再次通过变压器。需要直流，可以再所需电压的输出端，加个整流桥，就行。
高铁运行原理：单相交流电源，经过整流变成直流电源——逆变，将直流电源变成三相交流电源。
再通过IGBT无级变速驱动车轮。
可以类比骑行的电动车，用电池做电源，然后经过控制器——变频器逆变成三相交流电驱动车轮运行原理，大同小异的。
本人对高铁电源不太熟悉，只能供大家参考。举我观察，将大电网三相高压电，降为27.5千伏三相交流电，经过大功率高压整流原件，变为27.5千伏正负极直流电源，将整流设备输出端正极接入电弓，负极连接铁轨，直接驱动列车电机进行回路。其它用电通过逆变器成220交流电或配用220伏直流电器，铁路供电网永远是连续性保证供电，它根据地域，站区分段设有27.5千伏直流电站，如果是某个地域，站间大电网仃电也不成问题。本人浅见，供参考。
轨道交通逆变器研发告诉你，27.5kv交流才能远距离输送，交流好变压，电压高电流才小，输送距离才远。
到机车需要调速，变频调速，PWM调速，这个必须是直流，所以需要把27.5kv变压成2.3kv交流，然后可控整流为3300V直流，为啥3300？因为局限于igbt技术，目前只有6500v管子。
然后逆变为三相2200V PWM交流，注入电机，控制电机转速，转矩。
辅助供电（照明，空调）是将3300直流转换为380.交流，不同品牌的转换方式有差异，但基本是pwm逆变再给隔离变压器。西门子，东芝，庞巴迪，ABB，川崎都不太一样的辅逆转换方案。
简单点来说，为什么用交-直-交这种方式？第一个交指的是单相工频交流电，两万五千伏左右，电网中随便都能得到。最后一个交指的是交流电机，交流电机相对于直流电机，有更小体积，更大扭矩，没有复杂的换向器等优点。最后就是中间的这个直了，输入时交流电，输出的是交流电，为什么还劳心费力的变成直流电？其实原因很简单。懂得交直流电机原理的人都知道，直流电机很容易调速，比如随便改变电压就可以实现了。而交流电机调速就没那么简单了，一般需要改变供电的频率来实现，而改变供电频率，呃…，总之，知道这比直流调压复杂很多就行了。所以，为了很方便的控制那台交流电机，我在直流这里随便调压，然后转成不同频率的交流电供给交流电机，就很方便的实现了调速。
列车供电为单相27.5KV交流电是因为线路简单，便于维护，供电电流小，节约线材，效率高。进入车内变为直流是为了给电池充电，驱动车内各种电器设备，同时也为了方便稳定电压，还为逆变驱动电机提供有利条件。
1. 2.75万伏交流电是轨道上方的远距离距离馈电系统的最经济高效的传输方式。
2. 2000伏变频驱动供电系统（高功率）、400伏中频交流电车载控制设备供电系统（中功率）、220伏“市电”供电系统都是为了电力能够高效、低耗能、设备重量轻、设备体积小、设备可靠性高等诸方面综合平衡的结果。
