دمج السلطة وحدة لقد كان استخدام تطبيقات السكك الحديدية بشكل فعال وسهل مصدر قلق كبير لعدد متزايد من الشركات المصنعة لإمدادات الطاقة. يجب أن تكون وحدات الطاقة هذه قابلة للتكيف مع النظام أو التغيرات البيئية بناءً على التطبيقات المحددة. في هذا الصدد، نطاق إدخال واسع جدًا DC/DC محول يمكن أن يلبي المتطلبات ويدعم جميع الفولتية الاسمية للتطبيقات التي تحملها القطارات. نظرًا لأن حركة السكك الحديدية معرضة لبيئات قاسية ، يجب اعتماد محول DC / DC وفقًا لمعايير EN 50155 و EN 61373 و EN 45545-2.
أحد الأمثلة التي توفر هذه القدرة على التكيف هو وحدة المحول EC7BW18-ECRT / EDRT DC / DC من شركة Cincon Electronics Co. حامل الهيكل أو حامل الهيكل مع خيارات DIN للسكك الحديدية. تتوافق السلسلة مع معيار EN 10 مع التقلبات الجهد االكهربى النطاق ويدعم الفولتية الموزعة من 24 VDC و 36 VDC و 48 VDC و 72 VDC و 96 VDC و 110 VDC كما هو موضح في الجدول 1.
الجدول 1: نطاق جهد الإدخال EN 50155 (المصدر: Cincon Electronics Co.، Ltd.) انقر للحصول على صورة أكبر.
لماذا الحل الجاهز
يدمج حل تسليم المفتاح EC20BW7-ECRT / EDRT 18-W من سينكون وحدة الطاقة متعددة الوظائف لتطبيقات السكك الحديدية. (المصدر: Cincon Electronics Co.، Ltd.) انقر للحصول على صورة أكبر.
تتمثل بعض التحديات الأكثر تعقيدًا في قطاع السكك الحديدية الحديث التي يواجهها مصممو النظام في كيفية التعامل مع التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) ، ووقت التوقف ، والقضايا الحالية المتدفقة. يجب أن يقضوا الكثير من الوقت في توصيل الأجهزة الطرفية الدارة الكهربائية لكل وحدة دارة لنظام التحكم.
وبالتالي ، فإن الحل الجاهز يساعد المصممين الهندسيين على التحرر من اختيار الدوائر الخارجية ، مثل محدد تيار التدفق أو مرشح الضوضاء لمحول الطاقة قبل تركيبها. يشتمل هذا الحل الجاهز على مكونات مدمجة ، مثل محدد تيار التدفق ، ومرشح الضوضاء ، ودائرة التعليق ، لتسهيل اندماج مصممي النظام في نظام السكك الحديدية. باستخدام حل المحول الجاهز ، يبسط مصممو النظام المهمة من خلال الحاجة فقط إلى التثبيت والاختبار لمعرفة ما إذا كان بإمكانه العمل بسلاسة على الجهاز الإلكتروني. يقلل الحل أيضًا من تكاليف فاتورة المواد عن طريق تقليل عدد المكونات الخارجية. بالإضافة إلى ذلك ، حتى في حالة فشل المحول الجاهز ، يمكن استبداله في وحدة واحدة فقط.
الشكل 1: مخطط كتلة EC7BW18-ECRT / EDRT (المصدر: Cincon Electronics Co.، Ltd.)
متوافق مع EN 50155
EN 50155 هو معيار أوروبي للأنظمة الإلكترونية في عربات السكك الحديدية لتطبيقات السكك الحديدية. الجدول 2 يوضح الاختبارات مثل درجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز والصدمات والجوانب الكهربائية الأخرى التي يجب أن يخضع لها محول الطاقة قبل التصديق. تم اختبار سلسلة EC7BW18-ECRT / EDRT ، على سبيل المثال ، في بيئة قاسية لنظام محمول بالقطار وتم اعتمادها لتطبيقات السكك الحديدية.
الجدول 2: اختبارات EN 50155 (المصدر: Cincon Electronics Co.، Ltd.) انقر للحصول على صورة أكبر.
محدد تدفق التيار
يتطلب محول DC/DC لتطبيقات السكك الحديدية أ مكثف في جانب الإدخال للحفاظ على وقت الانتظار. ومع ذلك، فإن الخصائص العابرة للمكثف سيكون لها تيارات تدفق أعلى. وبالتالي، يعد تخفيف تيار التدفق أمرًا ضروريًا في حالة تسبب ذلك في انخفاض الجهد في مزود الطاقة الأمامي أو حماية التيار الزائد لمصدر الطاقة الأمامي، مما يؤدي إلى عدم وجود خرج من المحول.
لمعالجة هذه المشكلات ، تتبنى سلسلة EC7BW18-ECRT / EDRT محدد تدفق نشط مدمج يوفر كفاءة أعلى. كما أنه أقل تأثرًا بدرجة الحرارة المحيطة. تشير الرسوم البيانية أدناه إلى البيانات المختلفة لتيار الاندفاع بنفس جهد الدخل البالغ 36 VDC عبر الاختبارات باستخدام مجموعتين من EC7BW18-72S05-ECRT. مع محدد تيار التدفق النشط ، يكون تيار التدفق 3.12 أمبير في الشكل 2، في حين الشكل 3، بدون محدد تيار التدفق ، هو 27.6 أ. إذا أصبح جهد الدخل أعلى ، فسيكون تيار التدفق أكبر.
الشكل 2 (يسار) مع محدد تيار التدفق والشكل 3 (يمين) بدون محدد تيار تدفق. CH1 هو جهد الدخل ، و CH2 هو تيار الإدخال ، و CH3 هو جهد الخرج. (المصدر: شركة سينكون للإلكترونيات المحدودة) انقر لتكبير الصورة.
دائرة التعطيل
من المحتمل أن تتعرض أنظمة طاقة السكك الحديدية لتقلبات في جهد الإمداد لفترة قصيرة لأنها تتأثر بالتبديل بين المولد والبطارية والبانتوجراف. يمكن أن تؤدي المواقف إلى دائرة كهربائية مفتوحة قصيرة المدى أو ماس كهربائي.
يتم تصنيف اختبار إمداد الطاقة EN 50155 ، بناءً على انقطاعات إمداد الجهد وتغيير الإمداد ، إلى فئات أداء مختلفة:
انقطاع التيار الكهربائي:
- الفئة S1: لا يوجد انقطاع للجهد. لم يتم طلب أي معيار أداء ولكن يجب أن تستمر المعدات في العمل على النحو المحدد بعد انقطاع الجهد.
- الفئة S2: وقت الانقطاع 10 مللي ثانية ، معيار الأداء A
- الفئة S3: وقت الانقطاع 20 مللي ثانية ، معيار الأداء A
تغيير العرض:
- فئة C1: عند 0.6 * فين خلال 100 مللي ثانية (بدون انقطاع). معيار الأداء أ
- الفئة C2: أثناء انقطاع الإمداد لمدة 30 مللي ثانية تفيد في Vin. معيار الأداء ب
وفقًا لمتطلبات S2 و S3 و C2 ، من الضروري إضافة مكثف في جانب الإدخال لمحول DC / DC. يمكن استنتاج قيمة السعة بواسطة الصيغة على النحو التالي:
تكشف الصيغة أنه مع نفس وقت التوقف ومدخلات الجهد المنخفض ، كلما زادت قيمة السعة المطلوبة.
يوفر EC7BW18-ECRT / EDRT دائرة تعليق مدمجة تلبي متطلبات S2 و S3 و C2. توضح الرسوم البيانية أدناه أرقام وقت التوقف بين مجموعتين من EC7BW18-72S05-ECRT ، مع وبدون دائرة تعليق. كلاهما لهما نفس جهد الدخل 24 VDC. ومع ذلك ، فإن وقت الانتظار للاختبار بدائرة تعليق مدمجة هو 13 مللي ثانية (الشكل 4) ، مقارنة بـ 0.88 مللي ثانية بدون دائرة توقف (الشكل 5).
الشكل 4 (يسار) مع دائرة تعليق والشكل 5 (يمين) بدون دائرة توقف. CH1 هو جهد الدخل و CH2 هو جهد الخرج. (المصدر: شركة سينكون للإلكترونيات المحدودة) انقر لتكبير الصورة.
تشتمل وحدات الطاقة المتكاملة للغاية على حماية EMI ومحدد تيار التدفق ودائرة التعليق. المعتمد من قبل معايير EN 50155 و EN 50121-3-2 و EN 45545-2 ، يوفر الحل الجاهز العديد من المزايا لصناعة السكك الحديدية. إنه يوفر نطاق جهد دخل عريض للغاية من 10 VDC إلى 160 VDC ، وهو مناسب لجميع أنواع معلمات الجهد عبر المناطق المختلفة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن محول التيار المستمر / التيار المستمر المعزول 16: 1 قابل للتطبيق على جهاز السكك الحديدية الموجود على اللوحة ، نظرًا لأن تباين جهد نظام السكك الحديدية أكبر.
تعمل دائرة التوقف ، المضمنة في هذا المثال محول تسليم المفتاح ، كمخزن مؤقت أثناء حالة الطوارئ على الرغم من فقدان جهد الدخل. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل مرشح التداخل الكهرومغناطيسي على تخفيف مستوى الانبعاث الكافي ويزيد من المناعة ضد التداخل من الأجهزة الكهربائية والإلكترونية الحساسة التي تعمل على عربات السكك الحديدية. وفي الوقت نفسه ، تتيح الكفاءة العالية التي تصل إلى 88٪ نطاق درجة حرارة التشغيل من -40 درجة مئوية إلى 100 درجة مئوية. وبالتالي ، يمكن لحل المحول الجاهز الغني بالمميزات أن يحل المشكلة الشائكة لتصميم الطاقة ويزيد من استقرار نظام السكك الحديدية.