1、铁路通信系统中高频开关电源原理及使用 崔圣青 济南铁路局济南通信段 摘 要： 随着我国铁路行车速度的不断提升, 行车安全成为社会日益关注的热点话题。作为铁路行车安全的重要影响因素, 铁路通信系统需要为铁路的安全运行提供可靠的通信保障, 这就要求需要我们为铁路通信系统提供可靠的动力系统。基于此, 本文以铁路通信系统的高频开关电源设备作为主要研究对象, 首先对铁路通信系统中高频开关电源工作原理进行了简单介绍, 继而提出了五点高频开关电源在使用过程中维护措施。关键词： 高频开关; 电源; 铁路通信系统; 使用维护; 在铁路通信系统中高频开关电源设备是其电源的主要组成部分, 主要包括主电路、控制电路、
2、检测电路以及辅助电源等部分, 具有功能齐全、可靠性和稳定性较强等特征, 对于整个铁路通信系统的安全、高效运行具有十分重要的作用。在其使用中, 需要基于高频开关电源的工作原理和特点采用一定的维护措施, 方能够切实保障高频开关电源的稳定性。因此, 本文对铁路通信系统中高频开关电源的原理和相应的维护办法做出了详细的探究。1 铁路通信系统中高频开关电源工作原理铁路通信系统中高频开关电源组成上包括主电路、控制电路、检测保护电路以及辅助电源等部分。其工作原理如下, 交流电源接入开关电源经 AC 断路器, 保险丝等保护原件后, 进入 EMI 滤波器 (其功能是防止开关电源受到交流电的突波电压的破坏以及将差模
3、与共模杂讯做有效的削减, 以消除电网传入的高频杂讯并防止开关电源的杂讯反馈回电网) 。交流电源经桥式整流器整流为直流后, 再经主动式功率因数校正线路 (PFC) , 产生约 400V 的直流电压供给 DC-DC 转换器使用。同时为开关电源整流模块内控制线路提供辅助电源。400V DC 经 DC-DC 转换器产生一稳定的输出电压。此部分是用高频软开关脉宽调制零电压转换技术:在全桥式线路上以高频 (10k Hz 以上) 切换频率经移相 PWM 的方式将400V DC 切换为交流脉波, 经高频变压器的降压成为适当波幅的交流脉波。二次侧的交流脉波经整流二极管及输出滤波电路, 可得稳定的直流输出。另为对
4、高频开关电源系统做最佳与适时的保护, 在此并加上保护线路, 其包含输出过压、过流保护, 过温保护、短路保护等。如图 1 所示为通信高频开关电源工作原理拓扑图。2 高频开关电源的使用维护2.1 保障工作区清洁, 加强设备检查对于高频开关电源而言, 其属于一种较为精密的仪器, 因此在高频开关电源的工作过程中, 对于运作环境的整体清洁度具有很高的要求, 而铁路通信系统的工作环境多为铁路车站工作区、区间荒郊基站, 所以, 难以避免的会存在较多灰尘, 而大量灰尘沉积, 会对高频开关电源的散热性造成影响。因此, 在高频开关电源的使用过程中, 首先便需要保障工作环境的清洁, 定期进行清洁工作, 并且保持工作
5、环境的干燥性。此外, 还需要定期、不定期的对高频开关电源的设备进行检查, 对高频开关电源工作中电压、温度、蓄电池以及电阻等参数进行检查, 并对高频开关电源接头处是否存在漏液和松动的情况进行检查, 确保高频开关电源使用中各个参数都处于合理的区间内。开关电源日常维护巡检注意事项:(1) 监控接口是否能正常显示设备信息;(2) 各指示灯是否正常;(3) 系统输出电压、电流是否正常;(4) 插接件是否紧固;(5) 设备连接母排及熔丝是否发热变色;(6) 各传感器是否正常;(7) 模块风扇是否正常;(8) 蓄电池单体电压、内阻是否正常;(9) 蓄电池是否有漏液现象;(10) 防雷模块是否已被打坏或有发热
6、现象。2.2 科学合理使用检修工具、电池检测仪从目前铁路通信系统中高频开关电源发生损坏的原因上观察, 检修人员缺乏安全意识的错误操作是主要原因之一。因此, 在高频开关电源的使用维护上还需要保障检修人员对各种检修工具的合理使用, 加强培训, 提升工作人员的意识;此外, 管理人员根据现场实际情况制定出高标准的高频开关电源检修作业指导书, 要求职工在检修工作中严格依照作业指导书进行作业, 同时将具体的检修责任落实到人, 从思想面和制度面使检修人员检修设备, 避免造成高频开关电源的损坏。2.3 合理接入负载, 调节均流在铁路通信系统高频开关电源中整流模块处于自动控制的状态下时, 系统内的内部监控模块对
7、整个设备的运作进行控制, 均流也处于自动调节下, 人员无法对其进行操作干预。在一切正常运作模式下, 不需要人为进行控制。但是当铁路通信系统处于负载很低的状态下时, 会导致高频开关电源中部分模块的电流很小, 进而会导致部分系统判定这些模块为无输出, 从而激活预警模块, 上报告警信息。此时便需要人为的介入一些负载于其中, 保障整个设备的运行稳定性, 同时也提升高频开关电源的使用寿命。2.4 保障蓄电池组室的温度适中, 定期做放电试验对于高频开关电源而言, 其对温度的感应十分敏感, 在高频开关电源的使用过程中, 如果温度高于 35 摄氏度, 会直接导致电池寿命的缩减。因此, 在高频开关电源中的使用维
8、护措施上, 还需要对蓄电池组室的温度进行控制, 通过大量的实践事例证明, 高频开关电源的电池组最佳工作环境温度为 25 摄氏度, 过高、过低都会导致电池寿命的缩短。在炎热的夏季需要通过空调降低蓄电池室的温度, 对于北方的冬季则需要提高温度, 保障蓄电池组室的温度一直保持在 25 摄氏度左右, 延长高频开关电源蓄电池组使用寿命。为了提高蓄电池的使用寿命, 并且检查蓄电池组的容量, 需要定期做充放电试验。图 1:通信高频开关电源工作原理拓扑图 下载原图2.5 纳入电源与环境监控系统, 实时监控高频开关电源为确保铁路通信系统中高频开关电源运作的安全、稳定, 需及时就高频开关电源运作过程中出现的故障以
9、及可能导致故障的隐患予以发现, 采用实时监控系统对高频开关电源的运作进行监控, 就高频开关电源中的蓄电池组实时状态、整流模块以及引入交流电等进行检测, 及时发现整流模块出现的故障, 并及时进行模块的更换, 保障高频开关电源的整流模块一直都处于一个 N+1 的安全状态之下。在发现蓄电池组出现运作状态下降的情况时, 及时对其进行更换, 并且确保在交流停电后, 蓄电池能够基于铁路通信系统的需求, 满足规定的放电时间, 确保铁路通信系统的整体稳定安全运行。3 结束语在铁路通信系统中, 高频开关电源是系统的动力供给单元, 对整个系统的运作稳定性起着决定性的作用。本文基于高频开关电源的工作原理及使用特点, 提出了保障工作区清洁, 加强设备检查、科学合理使用检修工具、合理接入负载, 调节均流、保障机房的温度适中、纳入电源及环境监控系统五点高频开关电源在使用过程中的维护措施, 需要我们在工作中有效执行, 提升高频开关电源的使用稳定性和寿命。参考文献1朱世盘, 张永超, 史忠诚.智能变电站中高频开关电源技术应用J.中国电力, 2015, 11 (01) :142-145. 2张学廷.如何进一步优化高频开关电源变压器J.科技创新与应用, 2015, 05 (03) :122-122, 123.
