Przetwornice statyczne kolejowych pojazdów szynowych – rozwiązania techniczne i kierunki rozwoju konstrukcji

W artykule przedstawiono przegląd obecnie stosowanych rozwiązań przetwornic statycznych zasilających obwody pomocnicze kolejowych pojazdów szynowych. Omówiono podstawowe parametry opisujące urządzenia, będące punktem wyjścia w procesie projektowym. Należą do nich m.in. zakres napięcia wejściowego, wartość mocy znamionowej układu, wartości napięć wyjściowych oraz ich parametry jakościowe takie jak: wartości tętnień czy stabilizacji napięcia. Omówiono różne konfiguracje przetwornic statycznych z uwzględnieniem sposobu komunikacji tych urządzeń z systemem nadrzędnym pojazdu (TCMS) oraz układów separacji galwanicznej i sposobów jej realizacji. W artykule przedstawiono wymagania stawiane tym urządzeniom przez normy międzynarodowe, niezbędne do zapewnienia interoperacyjności taboru kolejowego. W materiale zaprezentowano kierunki rozwoju konstrukcji przetwornic statycznych, ze szczególnym uwzględnieniem wykorzystania elementów półprzewodnikowych wykonanych z węglika krzemu, które pozwalają na obniżenie strat, zwiększenie sprawności urządzeń oraz zmniejszenie wymiarów i masy przetwornic.

The article presents an overview of currently used solutions of static converters supplying auxiliary circuits of railway vehicles. The basic parameters describing devices, which are the starting point in the design process, are discussed. These include, among others, the input voltage range, the value of the rated power of the system, the values of output voltages and their quality parameters such as: ripple values or voltage stabilization. Various configurations of static converters were discussed, taking into account the way of communication of these devices with the train control and monitoring system (TCMS) as well as galvanic isolation systems and the ways of its implementation. The article presents requirements for these devices by international standards, necessary to ensure interoperability of rolling stock. The material presents the directions of development of static converter constructions, with particular emphasis on the use of semiconductor elements made of silicon carbide, which allow reducing losses, increasing the efficiency of devices and reducing the size and weight of converters.