Сокращение времени проектирования за счет применения источников питания для железнодорожного транспорта

3 ноября 2023

Специализированные источники питания MORNSUN для железнодорожного транспорта обладают свершироким входным диапазоном, усиленной изоляцией и полностью отвечают требованиям стандарта EN50155.

Содержание

• Предисловие
• Обеспечение надежности изделия на основе стандарта EN50155
• Универсальные решения питания MORNSUN для железнодорожной отрасли

Рельсовый транспорт – распространенный способ передвижения. Существует множество типов подвижного состава: электрички, метро, трамваи (в том числе – с накопителями энергии), монорельс, электропоезда, поезда с двигателем внутреннего сгорания, поезда на магнитной подушке и т.д.

Для повышения надежности и комфорта в железнодорожной отрасли на станциях, на путях и в бортовых системах поездов применяется большое количество электронного оборудования (рисунок 1), такого как система информирования пассажиров (PIS, Passenger Information System), система управления освещением, система управления дверями, система экстренной связи, система мониторинга работы поезда, система торможения, система обнаружения утечек изоляции, система сигнализации температуры осей и т.д. Среди этих систем есть как часто используемые пассажирами, так и предназначенные только для работников отрасли.

Но все они требуют эффективного и надежного электропитания.

Рис. 1. Электронное оборудование, применяемое в железнодорожной отрасли

Обеспечение надежности продукции на основе стандарта EN 50155

В железнодорожной отрасли предъявляются жесткие требования к электронному оборудованию и устройствам, устанавливаемым на транспортных средствах, чтобы они могли выдержать суровые условия эксплуатации. Стандарт EN 50155 распространяется на все электронное оборудование, устанавливаемое на железнодорожном транспорте для управления, настройки, защиты и питания, и охватывает системы с батарейным питанием и низковольтные источники питания, непосредственно подключенные или не подключенные к контактной сети. Он содержит строгие требования к диапазону входного напряжения, безопасности и общие требования к источникам питания в оборудовании. Более подробно они описаны ниже:

Сверхширокий диапазон входного напряжения

В глобальной железнодорожной системе разных стран для систем внутреннего управления в поездах требуются различные напряжения, такие как 24, 28, 36, 48, 72, 96 и 110 В. Согласно стандарту EN 50155 для источников питания применяемых на железнодорожном транспорте, источник питания должен стабильно работать при колебаниях входного напряжения в заданном диапазоне для обеспечения стабильности работы оборудования резервного электропитания. При колебаниях входного напряжения в диапазоне от 0,7 до 1,5 крат от номинального (16,8…137,5 В), источник питания должен быть способен стабильно работать в течение длительного времени (рисунок 2). За пределами данного диапазона, при колебаниях напряжения от 0,7 до 0,6 крат номинального, от источника питания требуется стабильная работа в течение 100 мс, а в пределах от 1,25 до 1,4 крат от номинального – только в течение 1 с.

Для удовлетворения потребностей глобальной железнодорожной системы в источниках питания и соответствия сертификационным требованиям предпочтительно проектировать источники питания со сверхшироким диапазоном входного напряжения от 14 до 160 В.

Источники питания MORNSUN для железнодорожной отрасли имеют сверхширокие диапазоны входных напряжений 4:1 и 12:1, до 14…160 В постоянного тока, что позволяет удовлетворить разнообразные мировые требования к источникам питания.

Рис. 2. Требования стандарта по входному напряжению для источников питания железнодорожного транспорта

Безопасность 

В связи с высокими требованиями к безопасности источники питания для железнодорожной отрасли должны отвечать строгим требованиям к изоляции. По условиям испытаний (тест диэлектрика), изоляция должна выдерживать 1500 В переменного тока, а в высокогорных и холодных районах, где требования к изоляции источника питания выше – много более 1500 В переменного тока.

Источник питания MORNSUN для железнодорожной отрасли обеспечивает изоляцию «вход-выход» на уровне 3000 В переменного тока и изоляцию «вход-корпус» 2500 В переменного тока, что позволяет использовать его на высоте 5000 м над уровнем моря (рисунок 3).

Рис. 3. Обеспечение безопасности в ИП MORNSUN, предназначенных для применения на ж/д

Общие требования

Поскольку к железнодорожной системе предъявляются высокие требования по надежности, после отключения электропитания внутреннее оборудование может работать еще некоторое время, чтобы сохранить данные о состоянии и плавно перейти на резервное питание, поэтому на входе модуля питания должны быть установлены конденсаторы для накопления энергии, обеспечивающей время удержания выходного напряжения до 10 мс.

Серия UWTH1DxxQB-xxWR3 6-100 Вт в форм-факторе 1/4 Brick, одно из изделий MORNSUN для железнодорожного транспорта, использует технологию активного обеспечения времени удержания, которая позволяет достичь значения этого времени 10 мс с помощью простой унифицированной периферийной схемы и конденсатора номиналом всего 470 мкФ/100 В в диапазоне номинального напряжения аккумулятора транcпортного средства 24…110 В (рисунок 4).

Рис. 4. Сравнение емкости накопительного конденсатора, требуемой для традиционного отраслевого решения и для решения MORNSUN

Кроме того, UWTH1DxxQB-xxWR3 имеет широкий диапазон рабочих температур от -40 до 105°C, низкое потребление в режиме холостого хода – всего 0,6 Вт, и соответствует стандартам EN62368, EN50155 и EN45545.

Универсальные решения питания MORNSUN для железнодорожной отрасли

Источник питания для применения на железнодорожном транспорте MORNSUN 6-400 Вт, соответствующий стандарту сертификации EN50155, обладает такими преимуществами, как широкий диапазон входного напряжения 4:1 и 12:1, и усиленная изоляция до 3000 В переменного тока (рисунок 5).

Рис. 5. Особенности DC/DC MORNSUN для железнодорожных приложений

Рис. 6. Решения MORNSUN для железнодорожного транспорта

Благодаря использованию согласованных ЭМС фильтров, отвечающих требованиям железнодорожного стандарта, этот ИП подходит для различных применений, включая системы информирования пассажиров, управления кондиционерами, системы сидений бизнес-класса, каналы связи и системы мониторинга электропитания. Кроме того, компания может изготовить специализированные изделия в соответствии с вашими потребностями, чтобы предоставить вам универсальные решения электропитания и упростить решение задач, связанных с применениями в железнодорожной отрасли.

Оригинал статьи

Перевел Васильев Д.В. по заказу АО Компэл