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    如何为铁路应用选择DC-DC转换器

    Click: 122  Date: 27/9/2022 2:32:57 PM


       从历史上看,位于主机车中的 110 V 电池是大多数电气轨道应用的直流电源。这意味着为需要在整个列车长度上铺设电缆的车厢提供照明。

      由于电池还连接到开关设备、继电器和其他重载电气负载(如启动电机),因此电缆电压经常会受到压降和瞬态尖峰以及电磁和射频干扰 (EMI/RFI) 的影响。除了偶尔会遇到机舱照明水平的变化外,乘客在很大程度上仍然没有注意到这些影响。

      现代列车在技术上比它们的前辈先进得多,现在包括许多使用多个低压传感器和执行器的高级安全功能。此外,当代铁路乘客已经开始期望他们的旅行体验包括空调、无线通信和复杂的信息娱乐功能等舒适设施。如果没有多个电源提供恒定的直流电压水平,不受外部电噪声源的污染,就不可能确保安全和舒适。这篇文章回顾了在铁路应用中使用 DC-DC 转换器的一些具体要求。

      铁路电力标准

      铁路应用 - 机车车辆 - 电子设备标准适用于提供给铁路行业的电气设备,并已被大多数铁路设备制造商采用。它涉及直接(或间接)连接到接触系统的电池供电系统和低压电源,涵盖控制、调节、保护和供电应用。

      输入电压范围

      铁路应用中最常用的电池电压为 24 V、48 V、72 V、96 V 和 100 V。多个车载系统的需求导致的不可避免的骤降和浪涌意味着这些电压水平差异很大。 规定允许在 0.7 至 1.25 倍其标称值的范围内,更显着的瞬态变化 0.6 至 1.4 标称值(持续时间长达 100 毫秒)也是可接受的。

     

      图 1: 电压范围

      电磁兼容

      电气设备的电磁兼容性 (EMC) 要求由其与外部环境的接口方式定义。这些接口称为端口(图 1)。不同的端口有不同的 EMC 要求。

     

      图 2:机车电气接口(端口)

      对于电池端口,在 9 kHz~150 kHz 的频率范围内没有传导发射限制。相同的 EMC 要求适用于电池参考、信号和通信、过程测量和控制端口,并在 EN 50121-3-2 中进行了规定。EN 50121-3-2 中规定了抗扰度测试要求。

      机械冲击和振动

      电子设备必须能够承受正常运行的列车所经历的冲击和振动水平,而不会降低性能。这些级别可以由列车供应商定义。


    温度和湿度  

      电子设备必须设计为根据一系列不同的温度等级按照其完整规格运行。

      乘客和驾驶员车厢属于 OT1 和 OT2 级(标准参考温度为 +25°C)。OT3 和 OT4 类涵盖技术柜中的设备(标准参考温度为 +45°C)。OT3 是默认类。

    班级 工作温度范围 (°C)
    OT1 -25 到 55
    OT2 -40 到 55
    OT3 -25 到 70
    OT4 -40 到 70
    OT5 -25 到 85
    OT6 -40 至 85
    表 2:温度测试

      隔离电压

      这些规范确保电源内的导体具有足够的电气绝缘和物理间距,从而不会出现泄漏电流和电弧。该测试由两部分组成:

      在 500 Vdc 下进行的绝缘电阻测量。所需的最低绝缘电阻水平为 20 兆欧。

      第二部分是耐压试验(表3)。电压水平缓慢增加(通常超过 10 秒间隔)直至最大值。根据测试的目的,电压保持十秒或一分钟。

    车载电池 (V) 隔离要求 VAC(50Hz) / DC
    24 500/750
    48 500/750
    72 - 125 1000/1500
    125 - 315 1500/2200
    表 3:隔离和耐压测试