全高频无切换接点的铁路信号智能电源屏制造技术

本发明专利技术涉及全高频无切换接点的铁路信号智能电源屏，其采用电力电子高频开关技术及计算机技术的无切换接点的静态供电系统；其特征在于：系统供电模式采用双路电源同时工作，交流“Ｈ”桥式双母线工作制；各路输出电源模块采用１＋１并联均流冗余电路，每一个配电回路都由两个同等容量模块并联而成。本发明专利技术使智能电源屏真正成为无切换接点的静态供电系统，从而使铁路信号智能电源屏真正做到输入输出无中断，成为稳定、安全、可靠的电源系统。其关键技术在于高频交流模块，实现了并联、均流、同相、同频、有故障自动退出工作母线机制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及铁路信号电源屏，特别涉及的是一种全高频无切换接点的铁路 信号智能电源屏。
技术介绍
我国铁路运输向高速、高密、重载发展，需要现代化铁路信号设备相适 应。随着计算机技术、网络技术、现代通信技术等现代化技术的发展，出现 了自动化程度更高，控制范围更大，更集中化的新型信号系统，他们具有网 络化、综合化、智能化的特点。显然，对信号设备提供动力的铁路信号电源 屏提出了更高的要求。它要求信号电源不仅更安全，更可靠，而且智能化程度更高。本公司与广州铁路电务工厂共同研发的PZXG1型铁路信号智能电源 屏是一种全部采用电力电子技术及计算机技术的无切换触点的静态供电系 统，真正做到输入输出全部实现零中断供电。交、直流电源模块全部经过 AC-DC-AC (或AC-DC)高频变换，真正实现模块化，均能并联均流工作， 智能监测功能完善。成为一种高精度、高效率、高功率因数、高可靠性、低 温升、低失真度、低噪音、节能环保、维护简便，能满足各种现代铁路信号 设备用电要求的新一代铁路信号智能电源屏。它使铁路信号智能电源屏实现 了新的跨越。一、铁路信号电源屏发展历程和现状我国铁路信号电源，从20世纪60年代后期，进入了一个不断改进，逐 渐完善，不断发展的新的历史时期，出现了信号电源屏。并且随着时间的推 移，逐步形成门类齐全的信号电源系列。然而，各型电源屏的改进和发展(除 三相交流转换机，25Hz轨道电源屏)主要是采用不同的交流稳压器。早期的电源屏曾采用过饱和电抗器、自耦变压器式稳压器等交流稳压设 备，它们稳压性能较差，或因可靠性不高，于20世纪70年代改用感应调压器进行交流稳压；20世纪90年代又采用参数稳压器，无触点式稳压器进行稳 压。在稳压性能方面有所改进。因此第一代电源屏是随着交流稳压器的工频 电磁技术发展而发展的。最重要的发展是从2000年开始，出现了智能电源屏。因为随着铁路运输 现代化迅猛发展，铁路信号技术和设备有了长足的进步，而供电设备却严重 滞后于信号技术的发展。原有铁路信号电源尽管有所改进，但是采用传统工 频电磁技术，供电系统庞大、效率低、可靠性不高、智能化程度低，列车行 车安全存在隐患，已明显不能适应现代信号技术的发展，急需更新换代。在 这种情况下，采用电力电子技术及计算机技术的新一代铁路信号智能电源屏 应运而生，并且获得迅速的发展，这是信号电源技术的重大进步。智能电源屏又有一个不断深化不断改进的发展过程。从电源屏中主电路的 组合技术来看，分别有采用工频电磁技术的智能电源屏、工频电磁技术和高 频电力电子技术相结合的智能电源屏、全高频电力电子技术的智能电源屏。 (1)采用工频电磁技术的智能电源屏。这种电源屏是指电源的稳压、整流、分频、隔离部分，均采用基于工频 电磁系统的铁磁稳压器、相控整流器、铁磁分频器、E (R)型隔离变压器等 器件组成，它是在原电源屏的基础上增加了监测功能，对能够模块化的部分 进行了模块化。在主电路系统中，两路电源以一主一备的切换方式工作，各 输出电源模块为1+1方式备用。这类电源屏的特点价格较低，但技术落后，故障较多，整机效率低，重 量大，噪音和温升高，两路电源切换和主备模块切换时输出电源会瞬间中断 供电。(2 )工频电磁技术和高频电力电子技术相结合的智能电源屏。此类电源屏在电源屏的不同部位、不同回路中分别采用了工频元器件和高 频电力电子器件；在主电路系统中，两路电源以一主一备切换方式工作。继电器电源、自动闭塞电源，采用高频开关电源技术，实现了模块并联均流，两路电源切换时供电不中断。信号点灯电源，50Hz轨道电路采用工频电 磁技术，两路电源切换时输出电源会出现瞬间中断(小于0.15s)。直流转辙机 电源，25Hz轨道电源和局部电源，有采用电力电子技术的，也有采用电磁技 术的。这类电源屏的价格较低，技术较先进，工作较可靠，效率较高，直流输出 电压连续可调，两路电源切换时直流部分供电不中断。但技术的完整和系统 性不够，交流部分技术落后，效率低，重量大，噪音高，两路电源切换时输 出电源还会瞬间中断供电。行车安全仍存隐患。 (3)全高频电力电子技术的智能电源屏。这类电源屏，是指电源屏各部分的功能器件全部由高频调制的电子电路组 成，但它又分为有切换接点和无切换接点两种类型。A.有切换接点的智能屏。两路电源一主一备切换工作，各类模块主、备工 作，系统中存在两路电源切换和交流部分主、备模块切换两个切换环节。在主电路系统中，交流输出电源虽然采用了高频逆变锁相技术，但是交流 模块不能并联均流。采用了一主一备的1+1工作方式，主模块故障时，用继 电电路切换至备用模块工作。这类电源，尽管全部采用高频电力电子技术， 但高频交流模块不能并联均流，系统中仍存在两级有接点的切换环节。两路 电源切换或主备模块切换时，有可能使交流输出电源瞬间中断供电。电源切 换环节本身是一个故障点，影响系统的可靠性。全高频有切换接点的智能电 源屏在技术上又有了新的飞跃，但它没有从根本上解决系统可靠性的问题。 其原因是高频交流模块不能并联、均流、同相，没有故障模块自动退出工作 母线的机制，因而无法实现无切换节点的智能屏的突破。目前，铁路上在用的智能屏没有实现这个突破。B.无切换接点的智能屏。整个系统中没有带接点的切换环节，成为静态的 供电系统。两路电源同时工作，所有直流电源全部采用高频开关电源技术(AC-DC)，所有交流电源全部采用高频逆变锁相技术(AC-DC-AC)。交、直流 模块全部采用1+1或n+m并联、均流、冗余技术。它实现了对智能电源屏产 品的技术整合。全部采用成熟的高频电力电子技术，适应电源能力强；安全 可靠，环保节能，整机功率密度高，重量轻，噪音低，寿命长；全部模块化 结构，扩容方便，现场无维护；由于交、直流模块均为n+l或n+m并联均流 冗余，大大降低了系统的备用容量；系统中一路电源中断或断相、错相，任 何一个模块故障，都不影响系统的正常工作；在没有蓄电池的情况下，不应 用电容储能的方式，实现了两路电源切换时供电零中断，彻底解决了多年来 由于两路电源切换而引发的各种故障。 二
技术实现思路
为了克服上述技术上的缺陷，本专利技术提供了一种全高频无切换接点的铁 路信号智能电源屏。为了实现上述目的，本专利技术釆用如下技术方案全高频无切换接点的铁路信号智能电源屏，其采用电力电子高频开关技 术及计算机技术的无切换接点的静态供电系统。系统供电模式采用双路电源 同时工作，交流H格式双母线工作制。各路输出电源模块采用1+1并联均 流冗余电路，每一个配电回路都由两个同等容量模块并联而成。这两个模块 分别接在两路不同的母线上。即一个模块接在I路母线电源上，另一个模块接在n路母线电源上。正常工作时，每个模块各承担i/2信号负荷，当其中一路电源中断时，未中断这一路模块承担全部负荷，同时，这路电通过H 桥在60ms以内对中断了这一路模块供电，恢复两模块并联工作；当任一路模 块出现故障时，退出运行并报警，另一模块自动承担全部负担；当中断了一路电恢复或故障模块更换后，配电回路自动恢复两模块并联工作。这样，从 根本上消除两路外电源切换过程的瞬间断电，更不存在主备模块切换环节， 真正做到输出无中断，实现了新一代铁路信号智能电源屏新的跨越。H桥式双母线是本文档来自技高网...

【技术保护点】
全高频无切换接点的铁路信号智能电源屏，其采用电力电子高频开关技术及计算机技术的无切换接点的静态供电系统；其特征在于：系统供电模式采用双路电源同时工作，交流“Ｈ”桥式双母线工作制；各路输出电源模块采用１＋１并联均流冗余电路，每一个配电回路都由两个同等容量模块并联而成。

【技术特征摘要】
1、全高频无切换接点的铁路信号智能电源屏，其采用电力电子高频开关技术及计算机技术的无切换接点的静态供电系统；其特征在于系统供电模式采用双路电源同时工作，交流“H”桥式双母线工作制；各路输出电源模块采用1+1并联均流冗余电路，每一个配电回路都由两个同等容量模块并联而成。2、 根据权利要求l所述全高频无切换接点的铁路信号智能电源屏，其特征在于H桥式双母线是通过两个反向开关将两路输入电源的开关输出端连接成H桥。3...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，高义芝，
申请(专利权)人：杭州中实四方电力自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]