厳しい鉄道規格に対応したハイパワーコンバータ

鉄道用電源 は、列車、線路、駅などで、常に過酷な条件にさらされながら、正確で信頼性の高い動作が求められています。これらの製品の期待寿命は数十年に及びますが、熱、寒さ、衝撃と振動、機械的衝撃、EMIなどの過酷な使用条件により、電力コンバータの電子部品に深刻なダメージを与える可能性があります。

このような過酷な条件に耐えうる堅牢な電源は、鉄道システムを設計する上で非常に重要です。鉄道システムで使用するためには、衝撃・振動、防火、熱、EMI/ESD、重量、安全・信頼性などの厳しい規格をクリアする必要があります。

厳しい鉄道規格

現在、鉄道のアプリケーションは、いくつかの厳しい国際規格で規制されています。その一部をご紹介します:

• EN 50155 - 鉄道車両用電子機器
• EN 61373 - 衝撃・振動試験
• EN 50121-3-2 - 電磁両立性（EMC)
• EN 45545-2 - 鉄道車両の防火対策

例えばEN50155は、鉄道車両（機関車、客車、軽便鉄道、貨物列車など、移動するすべての鉄道車両）に使用される電子機器の性能規格として知られており、入力電圧範囲、電気的絶縁、動作温度範囲、衝撃・振動、湿度、EMCなどの必要最小限事項のほか、機器の信頼性や期待耐用年数についても規定しています。

鉄道車両に使用される電子機器は、20年以上の動作寿命が見込まれるものが多く、徹底した環境試験が要求されます。また、EN50155では、通常の動作温度試験に加えて、熱サイクル試験、乾熱試験、湿熱試験を義務付けています。

一方、EN 61373は、鉄道運行環境の性質上、振動や衝撃を受ける可能性のある鉄道車両に使用することを意図した試験装置に対する要求事項を規定したものです。EN 50121-3-2は、鉄道車両での使用を意図した電気・電子機器に対するEMCのエミッションおよびイミュニティについて適用されます。火災発生時に最高レベルの安全性を実現するため、鉄道車両に使用されるすべての材料は、欧州規格EN 45545-2に準拠する必要があります。

ハイパワーDC/DCコンバータ

RECOMは、40年以上にわたる標準およびカスタムパワーコンバータの開発・製造の経験を生かし、最近EN50155認証電源の製品ポートフォリオを拡大しました。イタリアの電源専門メーカーPower Control Systemsの買収により、RECOMは幅広いAC/DCおよびDC/DCコンバータとともに、最大10kWの鉄道用 カスタム電源 ソリューションが提供可能になりました。

鉄道システムで使用される DC/DCコンバータ は、ここ数十年でいくつかの異なる電源電圧のものが登場しており、標準的な定格電圧はDC24V, DC36V, DC48V, DC72V, DC96V, DC110Vなどです。最新版のEN50155では7種類の標準DC電圧が定義されていますが、長距離列車ではDC110Vが、軽便鉄道、路面電車、トローリーではDC24VからDC48Vが一般的となっています。

公称DC24、48、110V入力電圧の要件を満たすために、多くの鉄道アプリケーション開発者はRP20-FRやRP40-FRシリーズなどの4：1コンバータを選んでいます。これは、3種類の入力電圧バージョンで過渡現象も含めて公称入力電圧範囲をカバーするためです。RECOMの最近の改良により、1種類のコンバータでより広い入力電圧範囲をカバーする必要がある鉄道開発者に新しい扉が開かれました。

当社の最新製品である100Wおよび200W DC/DCコンバータRPA100HおよびRPA200Hファミリーは、10:1の幅広い入力範囲を備え、1つのモジュールで一般的な電圧定格をすべてカバーすることができます。DC14.4VからDC156Vまでの超ワイド入力で、電圧公差、電圧ディップ、ローカル電源電圧を気にすることなく、あらゆる鉄道設計に使用可能です。

また、RECOMは絶縁・安定化されたDC12VまたはDC24V出力を可能にし、入力電圧と負荷の全範囲にわたって最大90%の高効率を実現します。これらのコンバータは金属ベースプレートを使用しており、-40°C～+97°Cの広い温度範囲で動作させることができます。

RP40Q-RUWとRP60Q-RUWシリーズは、現在の超広帯域入力を超えて、12：1の入力範囲、DC14V～DC185Vに対応し、設計者にさらなる選択肢を与えています。これらのコンバータは、標準的な1/4ブリックケースに収められ、衝撃や振動の激しい環境でも確実に取り付けられるようにネジ穴が付けられています。さらに、DC3Vの強化絶縁、安定化されたDC5V、DC12V、DC15V、DC24V、DC48Vの出力とセンスピンおよびトリムピンを備えています。また、CEマーク、EN50155およびEN45545-2認証を取得し、3年間の保証が付いています。

RECOMの鉄道産業向け8W～240WのDC/DCコンバータ拡張ポートフォリオは、市場で最も幅広いEN50155認証製品を提供しています。これらの鉄道産業向け認証シリーズは、コンパクトなケースサイズに収められ、現在入手可能な中で最高レベルの最大4.5W/cm³の電力密度を実現しています。RECOMはまた、より高出力の鉄道アプリケーション向けに RMDプラグ・アンド・プレイシリーズ を開発しました。このシリーズは、鉄道規格EN 50155の認証済み完成品としてすぐに使用できる状態で、DC 14.4V~ 170Vまでの5種類の入力範囲から150W~500Wの電力を出力します。

AC/DCおよびDC/ACインバーター

AC/DC分野では、RECOMとその子会社であるPower Control Systemsが鉄道規格に準拠したアクティブ力率改善（PFC）機能付き三相AC入力バッテリーチャージャを開発しました。定格出力は3.2kW（SA3200シリーズ）と5kW（SA5000シリーズ）があり、カスケード接続により最大20kWまで発電することができます。また、SA3200シリーズは最大800VまでのDC入力で動作します。両シリーズとも、出力はDC24VからDC110V（およびその間のDC36/48/72/96V）まで対応可能です。

AC電源が必要なアプリケーション向けには、Power Control Systems社のID250シリーズのように、公称DC24V、48V、72V、110Vの入力で単相または多相の出力電圧または電流を供給するインバータファミリーを提供しています。出力は単相のAC200-240V、または48V入力のバージョンではAC50-156Vです。このシリーズは、鉄道アプリケーションの規格に準拠しており、通常、乗客用ソケットや運転コンソールに電力を供給するために使用されます。

結論

労働者、観光客、産業界の輸送ニーズの増加に伴い、世界中で鉄道網が拡大し、堅牢で規格に準拠した電源の需要が増え続けています。

RECOMは、高性能電源の経験豊富なリーディング・カンパニーとして、堅牢で規格に準拠したDC/DCおよびAC/DC converters、DC/AC invertersを幅広く提供しており、お客様の信頼を得ています。

RECOMとその子会社Power Control Systemsは、多くの鉄道アプリケーション向けに、ターンキー・ソリューションを含む、EN 50155準拠の堅牢なパワーコンバータの幅広いポートフォリオを確立しています。低電力（8W-240W）モジュールから10kWの電源まで、RECOMはあらゆる鉄道のニーズに対応する標準およびカスタムソリューションを取り揃えています。