屏蔽门电源系统应用

【摘要】：地铁站台智能化屏蔽门是轨道交通不可缺少的重大关键项目，它安装于地铁、轻轨等轨道交通车站站台边缘，将轨道与站台候车区隔离，设有与列车门相对应，可多级控制开启与关闭滑动门的连续屏障，地铁屏蔽门系统是现代化地铁工程的必备设施，它沿地铁站台边缘设置，将列车与站台候车室隔离。早在二十世纪九十年代初，境外城市地铁均采用了屏蔽门系统，以防止乘客跌落或跳下轨道而发生危险，可以隔离灰尘、隧道噪音，为乘客带来优雅舒适的候车体验，同时还具有节能、环保和安全功能。地铁屏蔽门单在节能方面，可以大大减少车站的冷气通过隧道而散失，节约空调通风系统20%的电能，这对于运营压力相当沉重的地铁公司来说，是非常具有吸引力的。

关键词：屏蔽门电源系统应用

中图分类号： TN86文献标识码：A 文章编号：

概述

屏蔽门系统为一级负荷，即供电专业向屏蔽门系统提供两路独立的三相380V交流电源。两路交流输入经低压配电箱切换后给屏蔽门系统供电。其系统构成一般为驱动、控制系统供电并在交流停电情况下具备一定时间的后备安全供电能力，后备电源系统为蓄电池供电，并保证在市电断电的情况下，屏蔽门能够正常运营1小时以上。

屏蔽门供电电源包含驱动电源和控制电源。每套电源系统由高频整流模块（内置高频隔离变压器）、DC/DC模块、监控模块、绝缘监测模块、馈线回路构成；电源系统主要部件采用模块化功率部件，可实现完善的N+1备份功能、在线式热插拔及在线维修功能。

系统组成

供电电源由整流模块、DC/DC模块、蓄电池组、配电单元、智能监控系统、绝缘监测单元和电池巡检单元组成。其中，整流模块将380VAC / 220VAC转换为48VDC；DC/DC降压模块将48VDC转换为24VDC。驱动电源主要部件采用模块化、热插拔、冗余设计，实现在线维修功能，且个别部件的故障不会引起整台设备的故障。

电源工作方式

当交流电正常时，整流模块对蓄电池进行充电，同时为DC/DC降压模块和滑动门驱动电机提供正常工作所需之能量；DC/DC降压模块输出稳定的24VDC电压给控制负载供电。工作过程中，整流模块受智能监控系统的调控，实现完善的蓄电池充放电管理。

当交流电断电时，整流模块停止工作。蓄电池直接给驱动母线供电，再经各驱动回路给滑动门之驱动提供能量；同时，蓄电池经DC/DC降压模块给控制负载供电。

由于蓄电池直接挂接母线，因此在交流正常供电和蓄电池供电之间真正意义上实现了零切换，不存在供电中断的情况。

技术指标

48VAC/DC模块技术参数

输入电压：80VAC~290VAC

频率：44Hz~66Hz

功率因数：≥0.99

转换效率：≥92%

输出电压：40V~58VDC

电压精度：±0.1V

输出电流：50A

均流不平衡度：

稳流精度：≤±0.1%

电话衡重杂音：< 2 mV

限流特性： 20%~105%×Ie可调

可闻噪声：≤55dB

绝缘电阻：≥10MΩ

绝缘强度：输出对地、输入对地、输入对输出施加2KVAC，1min无飞弧无闪络

24VDC/DC模块技术参数

输入电压：36V~60VAC

额定输出：24VDC±0.5% 15A

输出范围：20V~32VDC

纹波电压：≤50mV

稳流精度：≤0.5%

纹波系数：≤0.1%

转换效率：≥90%（满负荷输出）

动态响应：在20%负载到80%负载恢复时间≤200цS，超调≤±2%

可闻噪声：≤50dB

电源特点

电源主要部件均带有LCD中文显示，按键操作和声光报警功能。具有如下特点：

系统扩容容易、维护方便

系统具有超高功率密度、宽使用温度、宽交流输入等特点

系统具有进线过载及短路保护、交流过压保护等功能

整流模块采用高频开关变换技术，实现了高频变压器隔离，而不需要在输出端设置工频隔离变压器进行电气隔离，有效地减低了设备体积和重量。内部高频隔离同时满足绝缘强度和绝缘电阻的要求，即在输入对地、输出对地、输入对输出之间施加2KVAC并持续1min，无飞弧无闪络；绝缘电阻≥10MΩ。

交流输入端配置C级防雷器，所有功率模块内置D级防雷。

监控系统

供电电源配置一套监控系统，全方位监测供电电源的各种节点运行参数和管理蓄电池。监控系统的主要功能分3部分：蓄电池管理功能、系统运行管理功能和“四遥”通讯功能。

蓄电池管理

蓄电池是UPS电源系统至关重要的能源储备部件，对电池组良好的维护和监测显得尤其重要。智能监控系统具有对不同品牌、不同规格蓄电池进行管理的功能，具体有如下：

正常充电程序

用0.1C10A恒流充电，电压达到均充电压整定值时，智能监控控制充电模块自动转为恒压充电；当充电电流逐渐减小，达到0.01C10A时，智能监控开始计时。3h后，充电自动转为浮充电状态。一般情况下，所有均充电时间不能大于均充限时时间；否则强制转浮充，并进入过充电保护状态。

交流电中断程序

电网事故停电后整流模块停止工作，蓄电池无间断地向直流母线供电。当电池电压低于设置的告警限时系统监控模块发出声光告警。

交流电源恢复程序

交流电源恢复送电运行时，微机控制整流模块自动进入恒流充电（主充）状态运行，按阀控式密封铅酸蓄电池正常充电程序进行充电。

维护性均充充电程序

正常运行状态下，每隔1-3个月，蓄电池会自动转入均充状态，按正常充电程序进行。有效地解决了蓄电池极板硫化、钝化的问题，确保其放电能力和使用寿命。

温度补偿功能

蓄电池所有充电参数都是在25℃基准温度的前提下进行的理论设计。因此在不同的充电时段，蓄电池充电电压必须微调，最大化地适应蓄电池的工作状态。蓄电池环境温度高于基准温度时，根据环境温度和补偿系数，采用“回差”方式进行充电电压补偿；低于基准温度时，一般不补偿。

电池巡检功能

随着充电的不断深化，蓄电池内阻会产生相应变化，并将体现在单体蓄电池电压上面来。因此，需要实时在线监测每节蓄电池的电压，及时发现异常蓄电池，如“单体电池过压、欠压、超差”故障现象。

系统运行管理

智能监控系统由主监控、开关量监控单元、电池巡检单元和模块监控单元组成。监控系统均采用模块化积木式结构，多CPU分布式控制，内部隔离RS485总线连接。各监控单元功能如下：

主监控：

主监控是监控系统的核心部分，从各监控单元中采集各种运行数据并进行管理，它具有以下功能、特点：

128*64点阵LCD汉字菜单显示。

按键式操作，可方便设置参数和查询信息。

系统设置工作参数保存在E2PROM中，掉电不丢失。

报警信息汉字显示，故障定位清晰直观，当前故障最多显示36条。

具有声光报警，故障产生时发出报警声，按任意键确认后消除声音报警。

历史故障可存储255条，其中最新的32条保存在E2PROM中。

充电管理过程自动完成；维护充电自动完成。

具有电池容量评估功能。

具有放电管理功能，启动放电计量自动记录放电时间和放电容量。

提供RS232/RS485两种通讯接口选择及多种通讯速率选择。

开关量监控单元：

提供N路开关量检测。

提供M路继电器输出，其中M-1路可作为故障分类干节点输出。

绝缘监测单元：

实现对电源母线正负极对地电压、对地绝缘电阻的检测。

参考文献:

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