IEC TS 61287-2:2001

Power convertors installed on board railway rolling stock - Part 2: Additional technical information

Shows basic circuit configurations, control methods, operation modes and behaviour of electric power convertors for rolling stock such as external commutated rectifiers, self-commutated rectifiers, choppers and inverters. Describes typical charts and methods, but does not claim to be exhaustive. The main purpose of this specification is to calculate power quantities such as input/output voltage, input/output current, frequency spectrum of voltage/current, voltage/current ripple and voltage/current harmonics.

Convertisseurs de puissance embarqués sur le matériel roulant ferroviaire - Partie 2: Informations techniques supplémentaires

Décrit la configuration des circuits de base, les méthodes de commande, les modes opérationnels et le comportement des convertisseurs électriques pour matériel roulant, comme les redresseurs à commutation externe, les redresseurs auto-commutés, les onduleurs et les hacheurs. Elle présente les schémas et les méthodes les plus usuels, sans prétendre à l'exhaustivité. Permet principalement de calculer des quantités, telles que la tension et le courant d'entrée et de sortie, le spectre de fréquences de la tension et de l'intensité ainsi que les ondulations et les harmoniques de la tension et du courant.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 30-Oct-2001
• ICS: 29.200 - Rectifiers. Convertors. Stabilized power supply
• ICS: 29.280 - Electric traction equipment
• Technical Committee: TC 9 - Electrical equipment and systems for railways
• Current Stage: PPUB - Publication issued
• Start Date: 31-Oct-2001
• Completion Date: 15-Jan-2002

Overview

The IEC TS 61287-2:2001 standard titled Power convertors installed on board railway rolling stock - Part 2: Additional technical information provides essential technical data and insights into the operation and design of power convertors used in railway rolling stock. This technical specification focuses on various power convertor types including external commutated rectifiers, self-commutated rectifiers, choppers, and inverters. It presents foundational circuit configurations, control methods, operational modes, and behavior characteristics specific to electric power convertors onboard trains.

The main objective of IEC TS 61287-2:2001 is to enable accurate calculation of power-related quantities such as input/output voltage and current, frequency spectrum analysis, ripple effects, and harmonic content in voltage and current. Although comprehensive, the document specifies typical cases and methods rather than providing an exhaustive treatment, making it a valuable reference for engineers and designers working within the railway industry.

Key Topics

• Convertor Categories: Classification of power convertors including direct (external and self-commutated rectifiers, choppers, inverters) and indirect converter types as well as multi-source convertors suitable for various rolling stock configurations.

• Circuit Configurations: Basic and cascade circuit setups are detailed to illustrate how power convertors are constructed for reliable operation aboard trains.

• Control Methods: Principles of controlling and regulating power convertors to optimize performance and maintain system stability.

• Operating Modes and Behavior: Explanation of different operational ranges and response characteristics of power convertors under various conditions.

• Power Quantities Calculation: Methods for quantifying input and output parameters such as current, voltage, and frequency components, which are critical for assessing power quality and efficiency.

• Graphical Representations: Normative annex includes figures and waveforms depicting circuits, operational modes, and harmonic spectra for visual clarity.

Applications

IEC TS 61287-2:2001 is highly relevant for:

• Railway Rolling Stock Manufacturers: Engineers designing electric propulsion and power systems benefit from standardized technical information to ensure compatibility and safety in onboard power convertors.

• Power Electronics Designers: Specialists developing rectifiers, choppers, and inverters for rail applications can utilize the standard to model and analyze device behavior under real-world operational conditions.

• Maintenance and Testing Teams: Facilitates troubleshooting and evaluation by providing normative data for expected electrical parameters and behaviors.

• Railway System Integrators: Supports integration of power conversion systems with multi-source power supplies commonly found in modern rolling stock.

This standard enhances operational reliability, energy efficiency, and electromagnetic compatibility of propulsion systems critical to railway performance.

Related Standards

IEC TS 61287-2:2001 complements other IEC standards in the railway and power electronics domains, including:

• IEC 60034 Series: Covers rotating electrical machines which interface with power convertors onboard.

• IEC 61689: Standard for traction transformers which link power sources and converters.

• IEC 61373: Focuses on shock and vibration requirements for rolling stock electronic equipment, relevant to converter durability.

• IEC 61800 Series: Addresses adjustable speed electrical power drive systems, overlapping with inverter and chopper design principles.

Together, these standards provide a comprehensive framework for the development, testing, and deployment of electrical systems in railway applications.

---

By adhering to IEC TS 61287-2:2001, stakeholders ensure that onboard power convertors meet recognized specifications for performance, safety, and interoperability-key factors for advancing modern rail transportation technology.

Standards Content (Sample)

SPÉCIFICATION CEI
TECHNIQUE IEC
TS 61287-2
TECHNICAL
Première édition
SPECIFICATION
First edition
2001-10
Convertisseurs de puissance embarqués
sur le matériel roulant ferroviaire –
Partie 2:
Informations techniques supplémentaires
Power convertors installed on board
railway rolling stock –
Part 2:
Additional technical information
Numéro de référence
Reference number
CEI/IEC/TS 61287-2:2001
Numérotation des publications Publication numbering
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sont numérotées à partir de 60000. Ainsi, la CEI 34-1 issued with a designation in the 60000 series. For
devient la CEI 60034-1. example, IEC 34-1 is now referred to as IEC 60034-1.
Editions consolidées Consolidated editions
Les versions consolidées de certaines publications de la The IEC is now publishing consolidated versions of its
CEI incorporant les amendements sont disponibles. Par publications. For example, edition numbers 1.0, 1.1
exemple, les numéros d’édition 1.0, 1.1 et 1.2 indiquent and 1.2 refer, respectively, to the base publication,
respectivement la publication de base, la publication de the base publication incorporating amendment 1 and
base incorporant l’amendement 1, et la publication de the base publication incorporating amendments 1
base incorporant les amendements 1 et 2. and 2.
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sur les publications de la CEI
Le contenu technique des publications de la CEI est The technical content of IEC publications is kept
constamment revu par la CEI afin qu'il reflète l'état under constant review by the IEC, thus ensuring that
actuel de la technique. Des renseignements relatifs à the content reflects current technology. Information
cette publication, y compris sa validité, sont dispo- relating to this publication, including its validity, is
nibles dans le Catalogue des publications de la CEI available in the IEC Catalogue of publications
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amendements et corrigenda. Des informations sur les and corrigenda. Information on the subjects under
sujets à l’étude et l’avancement des travaux entrepris consideration and work in progress undertaken by the
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• Catalogue des publications de la CEI • Catalogue of IEC publications
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• IEC Just Published
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SPÉCIFICATION CEI
TECHNIQUE IEC
TS 61287-2
TECHNICAL
Première édition
SPECIFICATION
First edition
2001-10
Convertisseurs de puissance embarqués
sur le matériel roulant ferroviaire –
Partie 2:
Informations techniques supplémentaires
Power convertors installed on board
railway rolling stock –
Part 2:
Additional technical information
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Commission Electrotechnique Internationale
XD
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– 2 – TS 61287-2 © CEI:2001
SOMMAIRE
AVANT-PROPOS . 8
1 Domaine d'application et aspect général. 12
1.1 Domaine d’application . 12
1.2 Catégories de convertisseurs . 12
1.3 Information technique. 12
1.4 Caractéristiques des convertisseurs . 14
2 Références normatives. 18
3 Convertisseurs directs. 18
3.1 Redresseurs à commutation externe . 18
3.2 Redresseurs autocommutés . 50
3.3 Hacheurs . 56
3.4 Onduleurs . 96
4 Convertisseurs indirects . 120
4.1 Classification des convertisseurs indirects. 120
4.2 Circuits et comportement de base des convertisseurs indirects. 120
4.3 Caractéristiques de base des convertisseurs indirects . 120
4.4 Principe de commande des convertisseurs indirects . 120
4.5 Convertisseurs indirects multiples . 122
4.6 Analyse des convertisseurs indirects . 122
5 Convertisseurs pour matériel roulant multisource. 122
5.1 Classification des convertisseurs. 122
5.2 Circuits et comportement de base des convertisseurs. 122
5.3 Caractéristiques de base des convertisseurs . 122
5.4 Principe de commande des convertisseurs . 122
5.5 Convertisseurs à configurations multiples. 122
5.6 Analyse des convertisseurs . 122
Annexe A (normative)  Représentations graphiques . 124
Figure 1 – Connexions de base. 20
Figure 2 – Connexions en cascade . 20
Figure 3 – Circuit du redresseur à prendre en compte . 22
Figure 4 – Plages des modes opératoires . 24
Figure 5 – Circuit de base d'un redresseur homogène à étage unique . 26
Figure 6 – Modèle d'une connexion générale en cascade à étages multiples . 30
Figure 7 – Régulation de tension continue (voir figure A.7). 32
Figure 8 – Courant alternatif côté ligne (voir figure A.11). 34
Figure 9 – Facteur de puissance global (voir figure A.9) . 36
Figure 10 – Facteur de déphasage (voir figure A.10) . 38
Figure 11 – Redresseur à étages multiples (redresseur en cascades à m étages) . 42

TS 61287-2 © IEC:2001 – 3 –
CONTENTS
FOREWORD . 9
1 Scope and general aspects . 13
1.1 Scope . 13
1.2 Convertor categories. 13
1.3 Technical information . 13
1.4 Convertor characteristics. 15
2 Normative references . 19
3 Direct convertors. 19
3.1 External commutated rectifiers . 19
3.2 Self-commutated rectifiers. 51
3.3 Choppers . 57
3.4 Inverters . 97
4 Indirect convertors . 121
4.1 Classification of indirect convertors . 121
4.2 Circuits and basic behaviour of indirect convertors . 121
4.3 Basic characteristics of the indirect convertors . 121
4.4 Control scheme of indirect convertors. 121
4.5 Multiple indirect convertors. 123
4.6 Analysis of indirect convertors . 123
5 Convertors for multi-supply rolling stock . 123
5.1 Classification of convertors . 123
5.2 Circuits and basic behaviour of convertors. 123
5.3 Basic characteristics of convertors . 123
5.4 Control scheme of convertors. 123
5.5 Multiple convertors. 123
5.6 Analysis of convertors . 123
Annex A (normative) Graphic representations . 124
Figure 1 – Basic connections . 21
Figure 2 – Cascade connections . 21
Figure 3 – Rectifier circuit to be considered . 23
Figure 4 – Ranges of operation modes. 25
Figure 5 – Basic single-stage uniform bridge rectifier circuit . 27
Figure 6 – Model for general multi-stage cascade connection. 31
Figure 7 – DC voltage regulation (see figure A.7) . 33
Figure 8 – AC line side current (see figure A.11) . 35
Figure 9 – Total power factor (see figure A.9) . 37
Figure 10 – Displacement factor (see figure A.10). 39
Figure 11 – Multi-stage rectifier (m-stage cascade rectifier) . 43

– 4 – TS 61287-2 © CEI:2001
Figure 12 – Circuit secondaire équivalent pour redresseur en cascade
(étage de pleine tension) . 23
Figure 13 – Redresseur à étage unique équivalent pour redresseur en cascade
(étage de pleine tension) . 44
Figure 14 – Circuit secondaire équivalent pour redresseur en cascade
(étage à tension régulée) . 24
Figure 15 – Redresseur à étage unique équivalent pour redresseur en cascade
(étage à tension régulée) . 46
Figure 16 – Modèle équivalent à deux étages. 48
Figure 17 – Redresseur autocommuté monophasé (à pont intégral) . 52
Figure 18 – Forme d'onde caractéristique du redresseur autocommuté . 54
Figure 19 – Redresseurs de tension autocommutés multiples . 54
Figure 20 – Configuration de base du redresseur de courant autocommuté . 54
Figure 21 – Hacheur rhéostatique . 58
Figure 22 – Circuit de base d'un hacheur abaisseur . 58
Figure 23 – Forme d'onde de base d'un hacheur abaisseur . 60
Figure 24 – Coefficient de l'ondulation du courant de sortie. 64
Figure 25 – Circuit de base d'un hacheur élévateur . 64
Figure 26 – Forme d'onde de base d'un hacheur élévateur. 64
Figure 27 – Courbes caractéristiques de base de la commande d'un hacheur abaisseur. 64
Figure 28 – Courbes caractéristiques de base de la commande d'un hacheur élévateur . 66
Figure 29 – Configurations du circuit de base d'un hacheur multiphase et multiple . 68
Figure 30 – Imprécision due à l'ondulation d'un courant de sortie . 74
Figure 31 – Circuit côté entrée du hacheur. 76
Figure 32 – Caractéristiques de la fréquence d'entrée. 76
Figure 33 – Formes d'ondes des courants de sortie d'un hacheur. 78
Figure 34 – Limites entre le mode continu et le mode intermittent. 80
Figure 35 – Rapport entre les modes continu et intermittent du courant de sortie
et le taux de conduction.80
Figure 36 – Imprécision due à l'ondulation du courant d'entrée. 86
Figure 37 – Circuit côté sortie d'un hacheur . 88
Figure 38 – Caractéristiques des fréquences de sortie . 88
Figure 39 – Formes d'onde de l'intensité d'entrée d'un hacheur. 90
Figure 40 – Rapport entre les modes continu/intermittent de l'intensité d'entrée
et le taux de conduction.92
Figure 41 – Rapport entre les modes continu/intermittent de l'intensité d'entrée
et le taux de conduction.92
Figure 42 – Onduleur de tension monophasé à pont intégral . 98
Figure 43 – Onduleur de tension triphasé à pont intégral. 100
Figure 44 – Configuration du circuit de base d'un onduleur de tension. 100
Figure 45 – Onduleur monophasé à pont intégral . 100
Figure 46 – Onduleur triphasé à pont intégral. 102

TS 61287-2 © IEC:2001 – 5 –
Figure 12 – Equivalent secondary circuit for cascade rectifier (full-voltage stage) . 24
Figure 13 – Equivalent single-stage rectifier for cascade rectifier (full-voltage stage). 45
Figure 14 – Equivalent secondary circuit for cascade rectifier (controlled-voltage stage). 25
Figure 15 – Equivalent single-stage rectifier for cascade rectifier (controlled-voltage stage) . 47
Figure 16 – Equivalent two-stage model. 49
Figure 17 – Single-phase self-commutated rectifier (full bridge type) . 53
Figure 18 – Typical waveform of the self-commutated rectifier . 55
Figure 19 – Voltage-stiff multiple self-commutated rectifiers. 55
Figure 20 – Basic configuration of current-stiff self-commutated rectifier . 55
Figure 21 – Resistance chopper. 59
Figure 22 – Basic circuit of a step-down chopper . 59
Figure 23 – Basic waveform of a step-down chopper. 61
Figure 24 – Coefficient of output current ripple. 65
Figure 25 – Basic circuit of a step-up chopper. 65
Figure 26 – Basic waveform of a step-up chopper . 65
Figure 27 – Basic characteristic curves under the control of a step-down chopper . 65
Figure 28 – Basic characteristic curves under the control of a step-up chopper . 67
Figure 29 – Basic circuit configurations of a multiphase and multiple chopper . 69
Figure 30 – Inaccuracy due to the ripple of an output current. 75
Figure 31 – Circuit on the input side of a chopper. 77
Figure 32 – Frequency characteristics of the input . 77
Figure 33 – Waveforms of output currents of a chopper . 79
Figure 34 – Operation of boundary between continuous and intermittent. 81
Figure 35 – Relation between the conduction ratio and continuous/intermittent
output current modes.81
Figure 36 – Inaccuracy due to the ripple of an input current. 87
Figure 37 – Circuit in the output side of a chopper. 89
Figure 38 – Frequency characteristics of the output . 89
Figure 39 – Waveforms of the input current of a chopper . 91
Figure 40 – Relation between the conduction ratio and continuous/intermittent
input current modes. 93
Figure 41 – Relation between the conduction ratio and continuous/intermittent
input current modes. 93
Figure 42 – Full bridge, single-phase, voltage-stiff inverter . 99
Figure 43 – Full bridge, three-phase, voltage-stiff inverter . 101
Figure 44 – Basic circuit configuration of a voltage-stiff inverter . 101
Figure 45 – Full-bridge, single-phase inverter. 101
Figure 46 – Full-bridge, three-phase inverter. 103

– 6 – TS 61287-2 © CEI:2001
Figure 47 – Configuration du circuit de base d'un onduleur de courant . 102
Figure 48 – Forme d'ondes caractéristiques d’entrée et de sortie d'un onduleur
de tension triphasé . 102
Figure 49 – Formes d'ondes caractéristiques d’entrée et de sortie d'un onduleur
de courant triphasé. 104
Figure 50 – Modulation de largeur d'impulsions de type synchrone et asynchrone . 106
Figure 51 – Représentation caractéristique de la modulation de largeur d'impulsions. 108
Figure 52 – Combinaisons usuelles d'onduleurs . 108
Figure 53 – Forme d'onde de sortie de l'onduleur . 110
Figure 54 – Tension de sortie harmonique d'un onduleur. 110
ième
Figure 55 – Circuit équivalent d'un moteur asynchrone pour le n harmonique . 112
ième
Figure 56 – Circuit équivalent d'un moteur synchrone pour le n harmonique (n ≥ 2) . 114
Figure 57 – Spectre de fréquences du courant d'entrée de l'onduleur . 116
Figure 58 – Circuit côté entrée de l'onduleur . 118
Figure 59 – Caractéristiques des fréquences d'un filtre d'entrée . 120
Figures A.1 à A.13. 63 à 94
Tableau 1 – Convertisseurs directs pour matériel roulant . 14
Tableau 2 – Convertisseurs indirects pour matériel roulant. 16
Tableau 3 – Convertisseurs multisource pour matériel roulant. 16
Tableau 4 – Systèmes de convertisseur . 16
Tableau 5 – Classification des redresseurs à commutation externe . 22
Tableau 6 – Précision du calcul à partir du modèle équivalent à deux étages . 48
Tableau 7 – Classification des redresseurs autocommutés. 50
Tableau 8 – Configuration de base du circuit des hacheurs . 58
Tableau 9 – Fonctionnement d'un hacheur abaisseur . 70
Tableau 10 – Fonctionnement d'un hacheur élévateur. 82
Tableau 11 – Fonctionnement d'un hacheur de courant à deux quadrants . 92
Tableau 12 – Fonctionnement d'un hacheur de tension à deux quadrants. 94
Tableau 13 – Fonctionnement d'un hacheur à quatre quadrants . 96
Tableau 14 – Classification d'un onduleur . 98
Tableau 15 – Principaux types de modulation. 106
Tableau 16 – Paramètres du spectre de fréquences de la tension de sortie. 112
Tableau 17 – Paramètres du spectre de fréquences du courant d'entrée . 116

TS 61287-2 © IEC:2001 – 7 –
Figure 47 – Basic circuit configuration of a current-stiff inverter. 103
Figure 48 – Typical input/output waveforms of a three-phase, voltage-stiff inverter . 103
Figure 49 – Typical input/output waveform of a three-phase, current-stiff inverter . 105
Figure 50 – Synchronous/asynchronous PWM. 107
Figure 51 – Typical PWM schemes . 109
Figure 52 – Typical combinations of inverters. 109
Figure 53 – Inverter output waveform . 111
Figure 54 – Harmonic output voltage of an inverter . 111
Figure 55 – Equivalent circuit of an asynchronous motor for the nth harmonic . 113
Figure 56 – Equivalent circuit of a synchronous motor for the nth harmonic (n ≥ 2) . 115
Figure 57 – Frequency spectrum of the input current of the inverter. 117
Figure 58 – Circuit on the input side of an inverter . 119
Figure 59 – Frequency characteristics of an input filter. 121
Figures A.1 to A.13. 63 to 94
Table 1 – Direct convertors for rolling stock . 15
Table 2 – Indirect convertors for rolling stock . 17
Table 3 – Convertors for multi-supply rolling stock . 17
Table 4 – Convertor systems . 17
Table 5 – Classification of external commutated rectifiers . 23
Table 6 – Accuracy of the calculation by the equivalent two-stage model. 49
Table 7 – Classification of the self-commutated rectifiers . 51
Table 8 – Basic circuit configuration of choppers. 59
Table 9 – Operation of step-down chopper. 71
Table 10 – Operation of step-up chopper . 83
Table 11 – Operation of a current-stiff, two-quadrant chopper . 93
Table 12 – Operation of a voltage-stiff two-quadrant chopper . 95
Table 13 – Operation of a four-quadrant chopper . 97
Table 14 – Inverter classification. 99
Table 15 – Typical modulation schemes. 107
Table 16 – Parameters for frequency spectrum of output voltage. 113
Table 17 – Parameters for frequency spectrum of input current. 117

– 8 – TS 61287-2 © CEI:2001
COMMISSION ÉLECTROTECHNIQUE INTERNATIONALE
____________
CONVERTISSEURS DE PUISSANCE EMBARQUÉS
SUR LE MATÉRIEL ROULANT FERROVIAIRE –
Partie 2: Informations techniques supplémentaires
AVANT-PROPOS
1) La CEI (Commission Électrotechnique Internationale) est une organisation mondiale de normalisation composée
de l'ensemble des comités électrotechniques nationaux (Comités nationaux de la CEI). La CEI a pour objet de
favoriser la coopération internationale pour toutes les questions de normalisation dans les domaines de
l'électricité et de l'électronique. A cet effet, la CEI, entre autres activités, publie des Normes internationales.
Leur élaboration est confiée à des comités d'études, aux travaux desquels tout Comité national intéressé par le
sujet traité peut participer. Les organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales, en
liaison avec la CEI, participent également aux travaux. La CEI collabore étroitement avec l'Organisation
Internationale de Normalisation (ISO), selon des conditions fixées par accord entre les deux organisations.
2) Les décisions ou accords officiels de la CEI concernant les questions techniques représentent, dans la mesure
du possible, un accord international sur les sujets étudiés, étant donné que les Comités nationaux intéressés
sont représentés dans chaque comité d’études.
3) Les documents produits se présentent sous la forme de recommandations internationales. Ils sont publiés
comme normes, spécifications techniques, rapports techniques ou guides et agréés comme tels par les Comités
nationaux.
4) Dans le but d'encourager l'unification internationale, les Comités nationaux de la CEI s'engagent à appliquer de
façon transparente, dans toute la mesure possible, les Normes internationales de la CEI dans leurs normes
nationales et régionales. Toute divergence entre la norme de la CEI et la norme nationale ou régionale
correspondante doit être indiquée en termes clairs dans cette dernière.
5) La CEI n’a fixé aucune procédure concernant le marquage comme indication d’approbation et sa responsabilité
n’est pas engagée quand un matériel est déclaré conforme à l’une de ses normes.
6) L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments de la présente spécification technique peuvent faire
l’objet de droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. La CEI ne saurait être tenue pour
responsable de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et de ne pas avoir signalé leur existence.
La tâche principale des comités d’études de la CEI est l’élaboration des Normes
internationales. Exceptionnellement, un comité d’études peut proposer la publication d’une
spécification technique
 lorsqu’en dépit de maints efforts, l’accord requis ne peut être réalisé en faveur de la
publication d’une Norme internationale, ou
 lorsque le sujet en question est encore en cours de développement technique ou quand,
pour une raison quelconque, la possibilité d’un accord pour la publication d’une Norme
internationale peut être envisagée pour l’avenir mais pas dans l’immédiat.
La CEI 61287-2, qui est une spécification technique, a été établie par le comité d’études 9 de
1)
la CEI: Matériel électrique ferroviaire.
Le texte de cette spécification technique est issu des documents suivants:
Projet d’enquête Rapport de vote
22D/43/CDV 22D/44/RVC
Le rapport de vote indiqué dans le tableau ci-dessus donne toute information sur le vote ayant
abouti à l'approbation de cette spécification technique.
___________
1)
Le comité d’études 9 de la CEI a repris les travaux du sous-comité 22D: Convertisseurs électroniques de
puissance pour le matériel roulant, du comité d’études 22 de la CEI: Electronique de puissance.

TS 61287-2 © IEC:2001 – 9 –
INTERNATIONAL ELECTROTECHNICAL COMMISSION
____________
POWER CONVERTORS INSTALLED ON
BOARD RAILWAY ROLLING STOCK –
Part 2: Additional technical information
FOREWORD
1) The IEC (International Electrotechnical Commission) is a worldwide organization for standardization comprising
all national electrotechnical committees (IEC National Committees). The object of the IEC is to promote
international co-operation on all questions concerning standardization in the electrical and electronic fields. To
this end and in addition to other activities, the IEC publishes International Standards. Their preparation is
entrusted to technical committees; any IEC National Committee interested in the subject dealt with may
participate in this preparatory work. International, governmental and non-governmental organizations liaising
with the IEC also participate in this preparation. The IEC collaborates closely with the International Organization
for Standardization (ISO) in accordance with conditions determined by agreement between the two
organizations.
2) The formal decisions or agreements of the IEC on technical matters express, as nearly as possible, an
international consensus of opinion on the relevant subjects since each technical committee has representation
from all interested National Committees.
3) The documents produced have the form of recommendations for international use and are published in the form
of standards, technical specifications, technical reports or guides and they are accepted by the National
Committees in that sense.
4) In order to promote international unification, IEC National Committees undertake to apply IEC International
Standards transparently to the maximum extent possible in their national and regional standards. Any
divergence between the IEC Standard and the corresponding national or regional standard shall be clearly
indicated in the latter.
5) The IEC provides no marking procedure to indicate its approval and cannot be rendered responsible for any
equipment declared to be in conformity with one of its standards.
6) Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this technical specification may be the subject
of patent rights. The IEC shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
The main task of IEC technical committees is to prepare International Standards. In
exceptional circumstances, a technical committee may propose the publication of a technical
specification when
 the required support cannot be obtained for the publication of an International Standard,
despite repeated efforts, or
 the subject is still under technical development or where, for any other reason, there is the
future but no immediate possibility of an agreement on an International Standard.
IEC 61287-2, which is a technical specification, has been prepared by IEC technical committee 9:
1)
Electric railway equipment.
The text of this technical specification is based on the following documents:
Enquiry draft Report on voting
22D/43/CDV 22D/44/RVC
Full information on the voting for the approval of this technical specification can be found in the
report on voting indicated in the above table.
1)
IEC technical committee 9 has taken over the work of subcommittee 22D: Electronic power convertors for rolling
stock, of IEC technical committee 22: Power electronics.

– 10 – TS 61287-2 © CEI:2001
Cette publication a été rédigée selon les Directives ISO/CEI, Partie 3.
La CEI 61287 est formée des parties suivantes parues sous le titre général Convertisseurs de
puissance embarqués sur le matériel roulant ferroviaire
– Partie 1: Caractéristiques et méthodes d’essais
– Partie 2: Informations techniques supplémentaires
Cette première édition de la CEI 61287-2 annule et remplace la CEI 60411-2, parue en 1978.
L’annexe A fait partie intégrante de cette spécification technique.
Le comité a décidé que le contenu de cette publication ne sera pas modifié avant 2010. A cette
date, la publication sera
 transformée en Norme internationale;
 reconduite;
 supprimée;
 remplacée par une édition révisée, ou
 amendée.
TS 61287-2 © IEC:2001 – 11 –
This publication has been drafted in accordance with the ISO/IEC Directives, Part 3.
IEC 61287 consists of the following parts under the general title Power convertors installed on
board railway rolling stock
– Part 1: Characteristics and test methods
– Part 2: Additional technical information
This first edition of IEC 61287-2 cancels and replaces IEC 60411-2, published in 1978.
Annex A forms an integral part of this technical specification.
The committee has decided that the contents of this publication will remain unchanged
until 2010. At this date, the publication will be
 transformed into an International Standard;
 reconfirmed;
 withdrawn;
 replaced by a revised edition, or
 amended.
– 12 – TS 61287-2 © CEI:2001
CONVERTISSEURS DE PUISSANCE EMBARQUÉS
SUR LE MATÉRIEL ROULANT FERROVIAIRE –
Partie 2: Informations techniques supplémentaires
1 Domaine d'application et aspect général
1.1 Domaine d’application
La présente spécification technique décrit la configuration des circuits de base, les méthodes
de commande, les modes opérationnels et le comportement des convertisseurs électriques
pour matériel roulant, comme les redresseurs à commutation externe, les redresseurs auto-
commutés, les onduleurs et les hacheurs. Elle présente les schémas et les méthodes les plus
usuels, sans prétendre à l'exhaustivité.
Cette spécification technique a pour but de fournir des informations techniques complé-
mentaires aux normes de la série CEI 61287.
La présente spécification permet principalement de calculer des quantités, telles que la tension
et le courant d'entrée et de sortie, le spectre de fréquences de la tension et de l'intensité ainsi
que les ondulations et les harmoniques de la tension et du courant.
1.2 Catégories de convertisseurs
Les convertisseurs suivants, dont les configurations de base sont représentées en 1.4, sont
décrits dans la présente spécification:
a) convertisseurs directs:
1) redresseurs à commutation externe;
2) redresseurs autocommutés;
3) hacheurs;
4) onduleurs;
b) convertisseurs indirects;
c) convertisseurs multisources pour matériel roulant.
1.3 Information technique
Les éléments pour chaque convertisseur, décrits en 1.2, sont les suivants:
a) classification;
b) circuits et comportement de base;
c) caractéristiques fondamentales;
d) schéma de contrôle;
e) convertisseurs multiples et multiphases;
f) analyse.
TS 61287-2 © IEC:2001 – 13 –
POWER CONVERTORS INSTALLED ON
BOARD RAILWAY ROLLING STOCK –
Part 2: Additional technical information
1 Scope and general aspects
1.1 Scope
This technical specification shows basic circuit configurations, control methods, operation
modes and behaviour of electric power convertors for rolling stock such as external commu-
tated rectifiers, self-commutated rectifiers, choppers and inverters. It describes typical charts
and methods, but does not claim to be exhaustive.
This technical specification is intended to provide supplementary technical information in the
standards of the IEC 61287 series.
The main purpose of this specification is to calculate power quantities such as input/output
voltage, input/output current, frequency spectrum of voltage/current, voltage/current ripple and
voltage/current harmonics.
1.2 Convertor categories
The following convertors, whose fundamental structures are given in 1.4, are described in this
specification:
a) direct convertors:
1) external commutated rectifiers;
2) self-commutated rectifiers;
3) choppers;
4) inverters;
b) indirect convertors;
c) convertors for multi-supply rolling stock.
1.3 Technical information
The items of each convertor in 1.2 are as follows:
a) classification;
b) circuits and basic behaviour;
c) basic characteristics;
d) control scheme;
e) multiphase and multiple convertors;
f) analysis.
– 14 – TS 61287-2 © CEI:2001
1.4 Caractéristiques des convertisseurs
Les caractéristiques des convertisseurs sont soit spécifiées suivant la liste ci-dessous, soit
calculées à partir des données mentionnées dans les figures et des explications sur la manière
de les calculer. Les convertisseurs à étages multiples à commutation externe sont transformés
en convertisseurs équivalents à deux étages, et les caractéristiques sont calculées à partir de
ces modèles. La méthode permettant de définir des modèles de réduction du nombre d’étages
est donnée dans la présente spécification.
Les caractéristiques de convertisseurs sont données dans la liste suivante:
a) caractéristiques de sortie des convertisseurs:
1) tension moyenne et/ou efficace;
2) courant moyen et/ou efficace;
3) harmoniques de tension et de courant;
4) ondulations de tension et de courant;
b) caractéristiques d'entrée des convertisseurs:
1) tension moyenne et/ou efficace;
2) courant moyen et/ou efficace;
3) harmoniques de tension et de courant;
4) ondulations de tension et de courant;
c) caractéristiques côté source d'alimentation:
1) courant moyen et/ou efficace;
2) harmoniques du courant;
3) ondulations du courant;
4) facteur de puissance (dans le cas de sources d’alimentation alternative);
d) caractéristiques côté charges:
1) tension moyenne et/ou efficace;
2) courant moyen et/ou efficace;
3) harmoniques du courant;
4) ondulations du courant;
5) facteur de puissance (dans le cas de sources d'alimentation alternative).
Les tableaux 1 à 4 représentent les configurations de base de convertisseurs, ainsi que les
systèmes de convertisseurs.
Tableau 1 – Convertisseurs directs pour matériel roulant
CC Conv
N° 1 Conv: Hacheur
MCC
CC Conv
N° 2 Conv: Onduleur
MCA
CA Conv
N° 3 Conv:
...