EO Power 33

EO POWER - GENNAIO/FEBBRAIO 2024 XXVII con questo standard. Nonostante ciò, il GSM-R verrà poi definitivamente sostituito dal nuovo standard FRMCS a partire dal 2030, con l’obbiettivo di diventare lo standard mondiale per i mezzi di trasporto su rotaia. In tutti i settori del mondo ferroviario, sia in ambito pas- seggeri che in ambito merci, sia per i mezzi di superficie che per le metropolitane, sono necessari sistemi di con- versione di potenza per queste funzioni ausiliarie, spesso di tipo “safety critical”, per consentire un funzionamen- to affidabile in un ambiente ostile. Sistemidi conversionedipotenza: leproblematiche Storicamente, i valori di tensione di batteria (che variano dai 24 V fino ai 110 VDC) e le relative tolleranze dei sistemi ausiliari a bordo treno sono sempre stati diversi in base all’area geografica. Lo standard europeo di riferimento è la normativa EN50155, anche se continuano a esistere varianti locali. Ad esempio, in UK vige la RIA12, mentre in Francia vige ancora lo standard NF-F 01-501: entram- be differiscono dallo standard europeo EN50155. Un altro esempio: negli Stati Uniti le tolleranze sui due valori di tensione nominale 24 V e 72 V sono ulteriormente diffe- renti. In figura 1 sono riportati i differenti valori di ten- sione: nominale, minimo (in corrispondenza dei buchi di tensione - dip) e i valori massimi (in corrispondenza di sovratensioni - surge). Il requisito più difficile da rispettare è quello previsto dallo standard RIA12, che impone la capacità di resistere a tensioni pari a 3,5 volte quella nominale di ingresso o, in altre parole, a una tensione di 385 V (per una tensione nominale di 110 V) per 20 ms, con una impedenza di in- gresso di 0,2 ohm. Questa richiesta non può essere sod- disfatta da un varistore o Transorb, a causa della quan- tità troppo elevata di energia da dissipare. In aggiunta, all’alta energia associata all’alta tensione, si sommano disturbi, ad alta tensione e bassa energia, definiti nello standard di compatibilità EN50121-3-2 che richiama la serie di direttive EMC, in particolare la IEC 61000-4. Per esempio, impulsi da +/-2 KV con forme d’onda caratteriz- zate da tempi di salita/discesa di 5/50 ns e frequenza di ripetizione di 5 KHz, devono essere supportati senza dar luogo a interruzione delle funzioni o malfunzionamenti. In accordo alla EN50155, l’interruzione dell’alimentazio- ne è classificata in 3 categorie: S1, S2 e S3. Quest’ultima è la più severa: una possibile interruzione di 20 ms non deve portare nessun malfunzionamento al sistema o de- gradazione delle prestazioni dell’apparato. Queste interruzioni si assume siano causate da tempora- nei cortocircuiti dell’alimentazione. Di fatto, il conver- titore deve essere protetto dalle inversioni delle polarità in ingresso. Gli equipaggiamenti possono richiedere continuità di funzionamento anche durante un’interruzione causata da un “supply changeover”. In altre parole, come esem- pio, quando all’ingresso, in sistemi ridondati, viene ge- nerato un temporaneo circuito aperto. Queste possibili situazioni vengono classificate in due categorie: C1, con 100 ms di interruzione con 60% della tensione nomina- le senza alcun effetto sull’apparato; C2, con 30 ms di in- terruzione alla tensione nominale (ii questo caso viene tollerato un possibile degrado delle prestazioni dell’ap- parato). Per le emissioni radiate e condotte si fa riferimento alla normativa EN50121-3, -4 e -5. I vari livelli di immunità e la risposta degli apparati ai transitori di tensione o alle possibili interruzioni di ali- Fig. 1 – Valori di tensioni nominale, buchi di tensione e surge DC/DC CONVERTERS