IEC 62590-12025 铁路应用 固定装置用电子功率转换器 第1部分一般要求标准立项发展报告

铁路应用固定装置用电子功率转换器第1部分：一般要求标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RailwayApplications—ElectronicPowerConvertersforFixedInstallations—Part1:GeneralRequirements摘要随着全球轨道交通行业的快速发展与电气化铁路网络的持续扩张，固定装置用电子功率转换器作为牵引供电系统的核心装备，其性能质量与安全可靠性直接关系到铁路运输的运营效率与安全保障。国际电工委员会（IEC）于2025年5月15日正式发布IEC62590-1:2025《铁路应用固定装置用电子功率转换器第1部分：一般要求》，该标准取代了此前分散的技术规范，为铁路固定装置用电子功率转换器的设计、制造、试验与验收提供了统一的技术依据。本报告全面梳理了IEC62590-1:2025标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及其行业影响。报告指出，该标准在继承原IEC62590系列技术框架的基础上，充分吸纳了近年来电力电子技术、宽禁带半导体器件应用、智能化运维及网络安全等新兴领域的最新成果，在效率等级划分、电磁兼容要求、环境适应性与安全防护等方面实现了系统性升级。标准的发布对于促进全球轨道交通装备产业的技术进步与贸易便利化具有重要意义，也为我国铁路标准化体系建设及轨道交通装备"走出去"战略提供了重要的技术参考与对标依据。关键词：铁路应用；固定装置；电子功率转换器；国际电工委员会；牵引供电；标准化Keywords:Railwayapplications;Fixedinstallations;Electronicpowerconverters;IEC;Tractionpowersupply;Standardization一、引言1.1研究背景轨道交通作为现代综合交通运输体系的重要组成部分，承担着日益增长的旅客与货物运输任务。在电力牵引成为铁路主流动力方式的背景下，固定装置用电子功率转换器——包括牵引变流器、辅助变流器、无功补偿装置及电能质量治理设备等——构成了牵引供电系统的关键环节，其技术性能直接影响列车的运行安全性、能源利用效率以及供电网络的电能质量。近年来，随着碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等宽禁带半导体器件在轨道交通领域逐步推广应用，功率转换器的开关频率、功率密度与转换效率获得了显著提升。与此同时，铁路供电系统与公共电网之间、不同供电区段之间的电磁兼容问题日趋复杂，智能化运维与网络安全需求也对设备提出了更高要求。在此技术背景下，原有的IEC62590系列标准亟需修订升级，以适应新一代电子功率转换器的技术特征与应用需求。1.2标准基本信息IEC62590-1:2025《铁路应用固定装置用电子功率转换器第1部分：一般要求》由国际电工委员会（IEC）正式发布，标准状态为现行有效。该标准归属于电力牵引设备分类，于2025年5月15日发布，使用语言为英语和法语双版本。标准编号IEC62590-1:2025替代了此前的相关标准文件，在技术内容与结构框架上均进行了系统性更新。二、标准编制背景与立项依据2.1国际标准化形势国际电工委员会（IEC）作为电气与电子工程领域最具权威的国际标准化组织，其下设的第九技术委员会（IEC/TC9）专门负责轨道交通电气设备与系统的标准化工作。在IEC/TC9的组织协调下，全球范围内已形成了较为完善的轨道交通电气标准化体系，覆盖牵引供电、机车车辆、信号控制及通信系统等各专业领域。固定装置用电子功率转换器是牵引供电系统的核心设备，其标准化工作一直受到IEC/TC9的高度重视。此前，相关技术要求分散于多个技术规范之中，缺乏统一完整的标准框架。随着全球铁路电气化水平的持续提升以及新能源并网、储能系统等新技术的引入，制定一项全面、系统且具有前瞻性的国际标准成为行业共识。2.2技术发展驱动近年来，铁路固定装置用电子功率转换器在技术层面发生了深刻变革，具体表现在以下几个方面：第一，功率器件技术迭代加速。以碳化硅MOSFET和氮化镓HEMT为代表的宽禁带半导体器件开始在轨道交通领域实现工程化应用，使得转换器的开关频率从传统的几百赫兹提升至数千赫兹乃至更高，功率密度显著提高，体积重量大幅降低。这要求标准在电气参数、热管理、绝缘配合等方面作出相应调整。第二，系统集成度不断提高。现代牵引供电系统中的电子功率转换器不再是一个孤立的设备，而是与整流机组、储能装置、能量回馈系统、电能质量治理设备等深度融合，形成了高度集成的供电解决方案。标准需要为这种系统级集成提供技术框架。第三，智能化与数字化趋势明显。状态监测、故障诊断、远程运维、数字孪生等智能化技术正在改变电子功率转换器的全生命周期管理模式。标准在可靠性要求、接口定义、数据通信协议等方面需要适应这一趋势。第四，网络安全问题日益突出。随着电力电子设备接入信息网络的程度不断加深，网络安全威胁对铁路供电系统的安全运行构成严峻挑战。新标准有必要引入网络安全方面的要求。2.3修订必要性分析综合上述因素，IEC/TC9经充分调研与论证后认为，原IEC62590系列标准在以下方面已不能完全适应当前技术发展需求：适用范围有待扩展以涵盖新型功率器件技术，效率等级划分标准需重新修订以反映最新技术水平，电磁兼容要求在复杂电磁环境下的适应性需进一步加强，网络安全和功能安全的内容需要补充完善。因此，启动IEC62590-1标准的修订工作具有充分的必要性与紧迫性。三、标准主要内容概述3.1范围与适用对象IEC62590-1:2025规定了铁路固定装置用电子功率转换器的一般要求，包括术语定义、使用条件、额定值、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和储存等方面的内容。该标准适用于铁路牵引供电系统中安装于固定位置的各类电子功率转换设备，具体包括但不限于：牵引整流器、牵引逆变器、辅助功率转换器、无功补偿与谐波治理装置、能量回馈装置以及上述设备组合而成的复合供电装置。在适用范围方面，该标准涵盖了交流与直流牵引供电系统中的应用场景，适用于额定电压不低于DC600V或AC400V的固定装置用电子功率转换器。对于地铁、轻轨、有轨电车、干线铁路及高速铁路等不同制式的轨道交通系统，该标准均具有适用性。3.2技术架构与主要技术内容3.2.1术语与定义该标准系统梳理并定义了铁路固定装置用电子功率转换器领域的核心术语，包括但不限于：电子功率转换器（electronicpowerconverter）、整流器（rectifier）、逆变器（inverter）、斩波器（chopper）、额定值（ratedvalue）、效率（efficiency）、功率因数（powerfactor）、电磁兼容（electromagneticcompatibility）等。标准还特别增加了与宽禁带半导体器件、储能系统接口、智能化功能等相关的术语定义，以体现技术发展的最新成果。3.2.2使用条件与环境要求标准规定了电子功率转换器的标准使用条件，涵盖环境温度、相对湿度、海拔高度、污染等级、地震烈度等方面的要求。其中，环境温度适用范围为-25℃至+55℃（特殊应用可扩展至-40℃至+70℃），相对湿度不超过95%，海拔高度不超过1000m（超过时需进行降容修正或特殊设计）。3.2.3电气性能要求在电气性能方面，标准对以下关键技术指标作出了明确规定：输入与输出特性：规定了转换器在额定输入条件下的输出电压调节范围、电压调整率、频率允差、波形畸变率等要求，确保输出电能质量满足牵引供电系统的运行需求。效率要求：标准对电子功率转换器的效率等级进行了重新划分，将效率分为若干等级，并要求制造商标明设备在不同负荷率下的效率曲线。对于采用宽禁带半导体器件的转换器，标准给出了相应的效率参考值。功率因数与电能质量：对转换器的输入功率因数、谐波含量、间谐波、电压闪变等指标提出了明确限值，并要求设备具备相应的无功补偿和谐波治理能力。3.2.4安全要求安全要求是标准的核心内容之一，主要包括电气安全、机械安全、热安全及功能安全等维度的要求。在电气安全方面，规定了绝缘配合、介电强度、漏电流、保护接地、过电压保护等方面的技术要求；在机械安全方面，涵盖了结构强度、防护等级（IP代码）、机械锁定装置等方面的要求；在热安全方面，规定了温升限值、冷却系统要求及热保护装置配置要求；在功能安全方面，引入了IEC61508系列标准的安全完整性等级（SIL）评估要求。3.2.5电磁兼容（EMC）要求电磁兼容是铁路固定装置用电子功率转换器必须满足的关键性能之一。标准在电磁发射限值和电磁抗扰度两个方面作出了系统规定。在电磁发射方面，规定了传导发射和辐射发射的限值要求，确保设备在正常工作状态下不对其他设备造成不可接受的电磁干扰；在电磁抗扰度方面，规定了设备在静电放电、射频电磁场、电快速瞬变脉冲群、浪涌、电压暂降与短时中断等电磁干扰作用下的性能判据。3.2.6试验方法与检验规则标准针对不同类型与不同技术要求的电子功率转换器，分别规定了型式试验、例行试验和抽样试验的项目与方法。型式试验包括绝缘试验、温升试验、效率测定、电磁兼容试验、环境适应性试验等；例行试验包括外观检查、绝缘电阻测试、功能测试等。标准对各项试验的试验条件、试验方法、判定准则及试验报告要求作出了详细规定。3.3标准主要特点与创新相比此前的版本，IEC62590-1:2025在以下方面体现了显著的技术创新与标准升级：新增宽禁带功率半导体器件应用的技术要求与试验方法；建立新的效率分级体系，推动行业能效水平提升；强化网络安全与功能安全的要求；完善EMC试验的测试方法与限值；增加储能系统接口与能量管理的相关技术要求；优化标准的适用性和可操作性，增强与IEC/TC9框架下其他标准的协调一致性。四、主要编制参与单位与机构4.1国际电工委员会第九技术委员会（IEC/TC9）IEC62590-1:2025标准由国际电工委员会第九技术委员会（IEC/TC9）负责归口管理。IEC/TC9是国际电工委员会专门从事轨道交通电气设备与系统标准化的技术委员会，其工作范围覆盖铁路、地铁、轻轨、有轨电车等各类轨道交通系统的电气设备与系统的标准化工作。IEC/TC9的秘书处由法国标准化协会（AFNOR）承担。该技术委员会目前设有多个工作组和项目组，分别负责牵引供电系统、机车车辆电气设备、列车通信网络、电磁兼容等不同专业方向的标准化工作。IEC62590-1标准的修订工作由TC9下属的工作组负责推进，该工作组汇集了来自全球主要轨道交通装备制造商、铁路运营商、科研机构及认证检测机构的资深专家。4.2标准编制工作组的组成来自中国、德国、法国、日本、韩国、瑞士、西班牙、意大利、英国等国家的技术专家深度参与了本标准的编制工作。各国专家在标准编制过程中充分反映了各自国家在轨道交通装备领域的先进技术实践和运行经验，确保了标准的先进性与广泛适用性。其中，中国专家在牵引供电系统设计、大功率变流技术、高铁运营维护等方面做出的贡献得到了国际同行的广泛认可。五、标准实施意义与影响分析5.1对行业技术进步的影响IEC62590-1:2025的发布和实施，将对全球轨道交通装备制造行业产生深远影响。第一，效率等级的明确划分将引导制造企业持续加大高效功率转换技术的研发投入，推动行业整体能效水平提升；第二，宽禁带半导体器件相关技术要求的纳入，为主流制造企业应用新一代功率器件提供了统一的技术依据，有利于加快新技术的工程化应用进程；第三，智能化运维和网络安全方面的新增要求，将推动电子功率转换器从传统电气设备向智能化、网联化方向转型升级。5.2对国际贸易与产业发展的影响作为国际电工委员会发布的国际标准，IEC62590-1:2025将被世界各国广泛采纳或作为技术法规的引用依据。该标准的发布将有助于消除各国在电子功率转换器技术要求和试验方法方面的差异，促进全球轨道交通装备贸易的自由化和便利化。对于中国等轨道交通装备制造大国而言，采用该国际标准有利于国产设备进入国际市场，提升产业的国际竞争力。5.3对我国标准化工作的启示我国是轨道交通装备制造与运营大国，高铁运营里程和城市轨道交通运营里程均位居世界前列。在铁路固定装置用电子功率转换器领域，我国已建立了较为完善的国内标准体系。IEC62590-1:2025的发布为我国相关国内标准的修订提供了重要的国际对标依据。建议我国标准化主管部门和技术归口单位密切关注该国际标准的最新动态，及时开展标准比对和转化研究工作，适时修订和完善国内相关标准，保持我国轨道交通装备技术标准与国际标准的同步发展。六、主要编制单位介绍中国铁道科学研究院集团有限公司中国铁道科学研究院集团有限公司（简称"铁科院"）是我国轨道交通行业唯一的综合性研究开发机构，成立于1950年，隶属于中国国家铁路集团有限公司。作为我国铁路行业的技术研发中心和标准归口单位，铁科院在轨道交通电气化领域拥有深厚的技术积累和丰富的标准化工作经验。在电气化铁路牵引供电领域，铁科院承担了大量的基础研究、技术开发、标准制定和试验检测工作。铁科院牵头或参与制定了我国轨道交通电气设备与系统领域的多项国家标准和行业标准，涵盖了牵引供电系统设计、变电设备、接触网系统、电能质量治理等各个方面。同时，铁科院长期代表中国积极参与IEC/TC9的国际标准化活动，在国际标准制修订工作中发挥着重要作用。在IEC62590-1:2025标准的编制过程中，铁科院的专家团队深度参与了牵引供电系统技术要求、大功率电子功率转换器的效率分级、试验方法等核心章节的起草和讨论工作，将中国在高速铁路牵引供电领域积累的先进技术经验和运行维护数据贡献给了国际标准的制定过程，为提升该国际标准的技术先进性和适用性发挥了积极作用。铁科院建有多个国家级和行业级试验验证平台，具备大功率电力电子设备性能测试、电磁兼容试验、环境适应性试验等方面的完整试验能力。依托这些技术平台，铁科院可为IEC62590-1:2025标准的实施提供有力的技术支撑和试验验证服务。七、结论与展望IEC62590-1:2025《铁路应用固定装置用电子功率转换器第1部分：一般要求》的正式发布，是国际轨道交通电气标准化领域的一项重要成果。该标准全面反映了当前铁路固定装置用电子功率转换器领域的最新技术水平和发展趋势，在效率分级、宽禁带半导体器件应用、智能化运维、网络安全等方面实现了技术内容的系统性升级。标准的实施将为全球轨道交通装备的设计制造提供统一的技术依据，有利于提升设备的安全性与可靠性，促进技术创新和产业升级，推动国际贸易便利化。展望未来，随着轨道交通电气化水平的持续提升、新能源技术的深度融合以及数字化智能化转型的加速推进，铁路固定装置用电子功率转换器技术将不断向高功率密度、高效率、高可靠性和高度智能化方向演进。相应地，标准化工作也需持续跟进技术发展的步伐，在储能系统接口与能量管理、新型功率器件应用验证、数字孪生与预测性维护、网络安全等前沿领域不