Mengintegrasikan kuasa modul secara berkesan dan mudah ke dalam aplikasi kereta api telah menjadi kebimbangan besar bagi peningkatan bilangan pengeluar bekalan kuasa. Modul kuasa sedemikian harus disesuaikan dengan sistem atau variasi persekitaran berdasarkan aplikasi tertentu. Dalam hal ini, julat input ultra lebar DC/DC Penukar dapat memenuhi syarat dan menyokong semua voltan nominal untuk aplikasi yang dilalui kereta api. Oleh kerana lalu lintas kereta api terdedah kepada persekitaran yang keras, penukar DC / DC harus disahkan mengikut standard EN 50155, EN 61373, dan EN 45545-2.
Salah satu contoh yang memberikan kemampuan menyesuaikan diri ini ialah modul penukar EC7BW18-ECRT / EDRT DC / DC dari Cincon Electronics Co., Ltd. Siri ini menawarkan penukar dengan voltan input ultra-all-in-one 10 VDC hingga 160 VDC, tersedia dalam mount chassis atau mount chassis dengan pilihan rel DIN. Siri ini memenuhi standard EN 50155 dengan turun naik voltan julat dan menyokong voltan yang diedarkan 24 VDC, 36 VDC, 48 VDC, 72 VDC, 96 VDC, dan 110 VDC seperti yang ditunjukkan dalam Jadual 1.
Jadual 1: Julat voltan input EN 50155 (Sumber: Cincon Electronics Co., Ltd.) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Mengapa penyelesaian turnkey
Penyelesaian turnkey Cincon 20-W EC7BW18-ECRT / EDRT mengintegrasikan modul kuasa pelbagai fungsi untuk aplikasi keretapi. (Sumber: Cincon Electronics Co., Ltd.) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Beberapa cabaran paling rumit di sektor kereta api moden yang dihadapi oleh pereka sistem adalah bagaimana menangani gangguan elektromagnetik (EMI), masa penahan, dan masalah semasa. Mereka mesti menghabiskan banyak masa untuk menghubungkan periferal litar ke setiap modul litar untuk sistem kawalan.
Oleh itu, penyelesaian turnkey membantu pereka kejuruteraan bebas daripada memilih litar luaran, seperti limiter arus masuk atau penapis bunyi untuk penukar kuasa sebelum memasangnya. Penyelesaian turnkey ini merangkumi komponen bawaan, seperti limiter arus masuk, penapis kebisingan, dan litar penahan, untuk memudahkan perancang sistem untuk bergabung dengan sistem keretapi. Dengan menggunakan penyelesaian penukar turnkey, pereka sistem mempermudah tugas dengan hanya perlu memasang dan menguji untuk melihat apakah ia dapat berfungsi dengan lancar pada alat elektronik. Penyelesaiannya juga dapat meminimumkan kos penggunaan bahan dengan mengurangkan jumlah komponen luaran. Di samping itu, walaupun penukar turnkey gagal, ia hanya boleh diganti dalam satu modul.
Gambar 1: Gambarajah blok EC7BW18-ECRT / EDRT (Sumber: Cincon Electronics Co., Ltd.)
Mematuhi EN 50155
EN 50155 adalah standard Eropah untuk sistem elektronik dalam stok untuk aplikasi kereta api. Jadual 2 menunjukkan ujian seperti suhu, kelembapan, getaran, kejutan, dan aspek elektrik lain yang mesti dilalui penukar kuasa sebelum disahkan. Siri EC7BW18-ECRT / EDRT, sebagai contoh, telah diperiksa dalam persekitaran yang teruk dari sistem yang ditanggung oleh kereta api dan disahkan untuk aplikasi kereta api.
Jadual 2: Ujian EN 50155 (Sumber: Cincon Electronics Co., Ltd.) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Had arus masuk
Penukar DC/DC untuk aplikasi kereta api memerlukan a kapasitor di bahagian input untuk mengekalkan masa tahan. Namun, ciri sementara kapasitor akan mempunyai arus masuk yang lebih tinggi. Oleh itu, mengurangkan arus masuk adalah penting sekiranya ia menyebabkan kejatuhan voltan dalam bekalan kuasa bahagian hadapan atau perlindungan lebihan arus bekalan kuasa bahagian hadapan, yang mengakibatkan tiada output daripada penukar.
Untuk mengatasi masalah ini, EC7BW18-ECRT / EDRT Series menggunakan pembatas inrush aktif terbina dalam yang menawarkan kecekapan yang lebih tinggi. Ia juga kurang dipengaruhi oleh suhu persekitaran. Grafik di bawah menunjukkan data yang berbeza dari arus masuk dengan voltan input yang sama sebanyak 36 VDC melalui ujian menggunakan dua set EC7BW18-72S05-ECRT. Dengan had arus masuk aktif, arus masuk ialah 3.12 A dalam Rajah 2, Manakala Rajah 3, tanpa had arus masuk, ialah 27.6 A. Sekiranya voltan masukan menjadi lebih tinggi, arus masuk akan lebih besar.
Gambar 2 (kiri) dengan limiter arus masuk dan Gambar 3 (kanan) tanpa had arus masuk. CH1 adalah voltan masukan, CH2 adalah arus input, dan CH3 adalah voltan keluaran. (Sumber: Cincon Electronics Co., Ltd.) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Litar penahan
Sistem tenaga kereta api cenderung mengalami turun naik voltan bekalan untuk jangka masa pendek kerana terpengaruh oleh pertukaran antara penjana, bateri, dan pantograf. Situasi tersebut boleh menyebabkan litar terbuka jangka pendek atau litar pintas.
Ujian bekalan kuasa EN 50155, berdasarkan gangguan bekalan voltan dan pertukaran bekalan, dikelaskan kepada kelas prestasi yang berbeza:
Gangguan bekalan voltan:
- Kelas S1: Tiada gangguan voltan. Tidak ada kriteria prestasi yang diminta tetapi peralatan harus terus beroperasi seperti yang ditentukan setelah gangguan voltan.
- Kelas S2: Masa gangguan 10 ms, kriteria prestasi A
- Kelas S3: Masa gangguan 20 ms, kriteria prestasi A
Perubahan bekalan:
- Kelas C1: Pada 0.6 * Vin selama 100 ms (tanpa gangguan). Kriteria prestasi A
- Kelas C2: Semasa jeda bekalan 30 ms yang menyatakan pada Vin. Kriteria prestasi B
Sesuai dengan keperluan S2, S3, dan C2, adalah penting untuk menambahkan kapasitor di sisi input DC / DC converter. Nilai kapasitansi dapat disimpulkan dengan formula seperti berikut:
Rumusannya menunjukkan bahawa dengan masa penahan yang sama dan input voltan yang lebih rendah, semakin besar nilai kapasitansi yang diperlukan.
EC7BW18-ECRT / EDRT menyediakan litar penahan terbina dalam yang memenuhi keperluan S2, S3, dan C2. Grafik di bawah menunjukkan angka masa penahan antara dua set EC7BW18-72S05-ECRT, dengan dan tanpa litar penahan. Mereka berdua mempunyai voltan input yang sama iaitu 24 VDC. Walau bagaimanapun, masa penahanan untuk ujian dengan litar penahan terbina dalam ialah 13 ms (Rajah 4), dibandingkan dengan 0.88 ms tanpa litar penahan (Rajah 5).
Gambar 4 (kiri) dengan litar penahan dan Gambar 5 (kanan) tanpa litar penahan. CH1 adalah voltan masukan dan CH2 adalah voltan keluaran. (Sumber: Cincon Electronics Co., Ltd.) Klik untuk gambar yang lebih besar.
Modul kuasa yang sangat bersepadu merangkumi perlindungan EMI, limitasi arus masuk, dan litar penahan. Diluluskan oleh standard EN 50155, EN 50121-3-2, dan EN 45545-2, penyelesaian turnkey menawarkan beberapa kelebihan untuk industri kereta api. Ia menyediakan julat voltan input ultra lebar antara 10 VDC hingga 160 VDC, sesuai untuk semua jenis parameter voltan di kawasan yang berlainan. Sebagai tambahan, penukar 16/1 input terpencil DC / DC berlaku untuk alat rel on-board, kerana kebolehubahan voltan sistem rel lebih besar.
Litar penahan, termasuk dalam penukar turnkey contoh ini, berfungsi sebagai penyangga semasa kecemasan walaupun kehilangan voltan input. Di samping itu, penapis EMI mengurangkan tahap pelepasan yang mencukupi dan meningkatkan kekebalan terhadap gangguan dari alat elektrik dan elektronik yang mudah dikendalikan di landasan kereta api. Sementara itu, kecekapan tinggi hingga 88% memungkinkan julat suhu operasi -40 ° C hingga 100 ° C. Oleh itu, penyelesaian penukar turnkey yang kaya dengan ciri dapat menyelesaikan masalah reka bentuk kuasa yang sukar dan meningkatkan kestabilan sistem keretapi.