電源模塊的發展精選(九篇)
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第1篇：電源模塊的發展范文
1.1交直流一體化電源系統的直流充電模塊
直流充電模塊主要包括蓄電池組、絕緣監測、單元集中監控、單元直流饋電、單元充電模塊、交流配電單元等共同組成。由于受到了開關器件性能的影響，因此每個開關電源模塊只有幾千瓦的最大輸出功率，然而在實踐中直流系統供電需要幾百千瓦。為此，必須要選擇并聯多個高頻開關電源模塊的方式確保充電機完成大功率的輸出，隔離變壓器由于高頻化因此具有更小的質量和體積，這樣對模塊化的實現非常有利。除此之外，選擇軟開關技術可以使開關損耗得以大幅度減少，并且使變換效率得以提升。在直流系統中絕緣監測可以對正負母線對地的絕緣情況進行時刻監視，如果正母線接地就有可能會導致出現保護的誤動作，如果系統在負母線接地的時候出現一點接地的現象，就會導致斷路器拒動[1]。
1.2交直流一體化電源系統的通信電源模塊
在常規變電站中通信電源往往都是獨立設置，從而將穩定可靠的電源提供給運動裝置和融信設備。然而這種方式具有較高的設備投資、較大的占用空間等不足，而且其具有與站內直流系統相類似的一些功能，無法使智能變電站網絡化、經濟化以及簡約化的要求得到滿足。根據我國電網公司的最新規定，一些變電站必須要選擇使用交直流一體化電源系統，不再單獨配置通信電源，也就是經過DC/DC變換之后由直流系統向通信設備供電。在直流充電模塊中選擇冗余技術、均流技術、軟開關技術、模塊化小型化等高頻開關電源技術在通信電源DC/DC變換器中同樣適用。
1.3交直流一體化電源系統的UPS電源模塊
在站用變壓器發生供電故障之后，UPS可以將可靠的電能提供給交換機、五防閉鎖機以及后臺監控機等重要的負荷。在具體的運行過程中UPS存在著2路輸入電源，其在正常的時候經整流、逆變將由交流輸入的電能提供給負載。如果中斷交流輸入，那么在經過逆變后，將由直流輸入的電能提供給負載。在UPS中的逆變部分和整流部分仍然對高頻開關電源技術進行了應用。除此之外，UPS的非常重要的發展方向就是冗余技術和模塊化[2]。
2交直流一體化電源系統均流技術和N+1冗余技術
UPS電源、通信電源和直流充電電源都選擇了冗余供電方式并聯N+1模塊化，N+1冗余技術由于高頻開關電源的模塊化、小型化和高頻化而得到了較快的發展。N+1冗余主要指的是選擇N個電源模塊并聯供電從而使全部負荷的電能需要得到充分的滿足，而要想使供電可靠性得以進一步提升，就需要再將一個電源模塊并聯進來，這樣剩下的N個模塊在其中的一個模塊發生故障之后人仍然可以使供電的要求得到滿足。相對于采用單臺電源供電的方式而言，采用這種方式具有更高的可靠性。同時，選擇熱插撥方式能夠在系統中隨時將故障電源模塊退出，這樣就確保維護檢修工作的方便性[3]。常用的高頻并聯電源模塊均流技術為：以輸出阻抗的大小為根據選擇均流技術，采用這種方法具有較低的均流準確性，主從均流技術一般需要將一個主模塊人為的確定下來，然后與其他的從模塊之間開展通信。而民主均流技術并聯運行的各個電源模塊中并非是人為事先設定主模塊，而是以哪個模塊具有最大的輸出電流為根據來確定，如果某模塊而具有最大的輸出電流那么其就屬于主模塊，而從模塊就是剩余的模塊，采用這種自動設定主模塊的方法就可以確保冗余設計的實現。
3結語
第2篇：電源模塊的發展范文
【關鍵詞】智能手機 電源模塊 設計管理
手機行業的發展變化可謂是日新月異，近年來肉眼可見的黑白屏到彩色屏、僅有通話功能到目前的各種實用應用，都是智能手機功能進步的體現。然而這些復雜功能的實現都是需要穩定的電源系統作為支持的，因此開展電源模塊的電壓以及效率設計管理是為智能手機的良好發展前景奠定基礎。
1 智能手機電源管理模塊的設計原則
智能手機的設計過程是設計師明確消費者對設備要求下進行的，因此需要從體積、重量、續航時間上等多方面進行詳細考慮。智能手機體積的縮小處理是針對系統集中功能和元件封裝技術的體現，因此需要考慮到減小PCB板后產生的各種影響。在體積和重量都有限制的情況下，提高電池的容量和密度是最佳的創新選擇，同時注重電源系統在工作狀態下的轉化頻率，也是處理續航時間的主要方案。由此可知，電源管理模塊的轉化率和能耗是手機改革重點，手機廠家需要從電能轉化的效率和電源的使用效率兩方面提高設備的科技含量，制造出具備高性價比和滿足消費者需求的優勢產品。
2 智能手機電源管理模塊的設計分析
2.1 PMU
市面上很多電子產品需要根據實際功能調節出不同電壓的電源，也就意味著電池在供電的同時還需要根據芯片迅速轉換電壓，轉換期間的功率損耗也應當保持在規定范圍之內，同時該電源模塊還需要維持電源的充電安全。這樣的新型電源模塊電路被稱作是電源管理單元，英文縮寫為PMU，是為提高電源轉化效率和降低能耗的電源管理方案。PMU的構架分為集中式和分布式，但是二者共同存在的幾率很小，設計者需要在系統劃分之初決定好使用哪種方案。集中式是僅執行PMU附近的單一處理器進行電壓調節和電源切換工作，而分布式系統則是作用于每一個電源子系統上。二者的選擇重點是從智能手機應用的數量和響應速度的要求，同時還要考慮到電源模塊管理過程中的間隔距離。通過比較來看，PMU分布式的方案較集中式的靈活一些，只需要在系統之間加入一根電源軌，作為所有的電源連接線，那么每一個電路都會使用該電源軌完成電源模塊的管理工作。而PMU集中式方案需要預先了解到連接的區域，同時還要保障連接組合的實用性和有效應，設計和管理上都較分布式復雜很多。
2.2 DPM
DPM是智能手機運行期間對時鐘或是電壓進行動態管理達到提高電源效率的作用，由于該功能和系統運行的狀態和應用開發密切相關，因此常常使用軟件來完成DPM的實現。智能手機的工作模式調節往往是降低能耗的主要方式，因此DPM與設備的主CPU密切聯系，從定義科學合理工作模式的角度提高電源的使用效率。中心管理系統在設備主頻確定的情況下對工作模式做出了四種設定，分別是工作模式、空閑模式、休眠模式和關機模式。根據對四種狀態設備的調查可以發現，工作模式中消耗的功率比其他的模式要大得多，因此在用戶沒有對手機進行頻繁操作時進行合理模式的轉化，是提高手機電源使用效率的基本原則，同時在用戶使用設備功能時快速轉換工作模式，恢復正常的使用功能也是提高用戶感受的直接方案。智能手機的運行過程不僅僅要對軟件的運行進行控制，還要從硬件連接的角度降低空閑外設的啟動頻率。目前智能手機已知可連接的外部硬件系統有攝像機、藍牙系統、紅外適配器、功率放大器、投影系統等等，但是很多功能都是在系統正常運行r處于空閑狀態的，不能及時關閉就會形成電源模塊不必要的消耗，影響電源的使用壽命。因此需要DPM開啟設備主CPU對空閑外設的進行適時的關閉，降低電源模塊的能耗提高智能手機的使用效率。
2.3 LDO
LDO是在傳統線性電壓調節器的基礎上進一步提高的電壓轉換的準確性，用來處理對電壓輸入極其嚴格的芯片工作要求。LDO通常使用的電壓傳遞設備被稱為PNP，該功率晶體管處于飽和狀態的時候，電壓調節器可以處于很低的電壓范圍，而傳統的電壓調節器的壓降數據為LDO的十倍，很難滿足芯片對于負載降壓的極致要求。因此為適應目前大量應用的鋰離子電池的較低輸出電壓需求，LDO是較為科學的穩壓器選擇之一，該系統對輸出電壓和輸入電壓相近的電源模塊管理有較大優勢，即使在電源的能量剩余不多，LDO也能對電壓做出平穩的處理，保障其設備的工作時長。根據生產技術的不同，LDO穩壓器也分為很多類型，常見的類型有Bipolar、CMOS、BiCMOS等，隨著成本和市場壓力的變化，CMOS成為了目前電子設備市場的主流產品。LDO從組成上分析是對于電壓調節的微型反饋系統，是由二極管、電阻系統、保護系統等一系列功能電路集成的芯片，因此對智能手機的性能、噪聲、PSRR和啟動時間等參數都有影響作用。在進行智能手機布線時需要從LDO的穩定性和響應能力進行考慮，還有對音頻部分的干擾和噪聲的輸出，這直接關系著設備的外放能力和電源模塊是否干凈，如圖1所示。
3 結束語
綜上所述，智能手機電源管理模塊的設計方案多種多樣，但是基本的原則都是提高電能的轉化率和使用率達到高性能的目的。便攜式電子產品的使用在近年來越來越普及，在管理系統一致的情況下優化電源管理模塊的設計則會成為企業提高市場競爭力的重要抉擇。
參考文獻
[1]徐進.智能手機電源管理模塊和音頻模塊設計[D].上海：上海交通大學，2008.
[2]劉平.智能手機電源管理系統設計與故障分析方法研究[D].長春：吉林大學，2008.
[3]陳熹，陳英，戚正偉.一種智能手機電源管理方案的設計與實現[J].計算機應用與軟件，2008（09）：80-82.
第3篇：電源模塊的發展范文
關鍵詞：電源模塊 機車型號 穩壓電源盒 動態電燈電源
中圖分類號：U260 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）03（c）-0119-01
隨著社會經濟的快速發展，列車運行要求越來越高，車載機車的信號設備作為設置在司機室內中反映車前方運行條件的一種信號設備，其運行狀況的好壞將會直接影響列車安全、正常運行。
1 機車信號設備的概述
1.1 機車信號系統的構成
一體化的機車信號車載系統設備主要是由機車信號機、連接電纜、雙路接收線圈、機車信號主機以及機車信號記錄器等所構成，其系統構成主要如圖1所示。
主機通過X22-X32連線，把輸出信號提供為列車運行的監控裝置處，將其作為運行控制的基礎信息，從而控制列車。
1.2 造成機車信號電源不穩定的因素
（1）外部原因，機車信號的主機電源從自機車取得110 V電源，在主機的每塊電源板上都會設有DC110V變為48 V的一個電源模塊，其輸出路線一般常由DC48V電源來供于記錄器板和主機板工作。（2）內部原因，機車信號電源不穩定內部原因除了電子電路故障以外，其主要是因為電源板上把DC110V變為48 V電源模塊故障所造成的。
2 改進電路提升機車信號電源穩定性的相關措施
2.1 解決外部輸入電源不穩定的措施
根據LKJ監控設備和機車信號設備的外部電源輸入不穩定現象，首先要和機務進行協商，通過機務來整理出和其他設備隔離的電務專用的110 V電源端子。接著和廠家聯系，設計生產具有輸入和輸出的一個電源接口盒，其中電源的輸入接口應連接在電務專用的端子上，其輸出接口要連接在LKJ監控設備和機車信號設備的電源端子上。該電源接口盒應該具有穩壓保護的功能，在一定程度上能夠抵抗機車瞬間的高壓沖擊，輸出較為穩定的110 V來供于LKJ監控和機車信號燈一些車載設備的使用。同時還應該具有應急功能，當電源盒出現故障或者其他緊急情況的話，能夠通過這些應急開關來輸出穩定的110 V電源，不會因為電源盒的故障造成機車信號設備的斷電，確保機車信號外部電源的安全性以及穩定性，其解決方案主要如圖2所示。
2.2 解決內部電源輸出電源不穩定性的相關措施
機車信號的內部電源不穩定性主要是由電源模塊故障所引起的。通過分析和研究機車信號的電源模塊輸出電路可以得知，機車信號的電源模塊在正常工作的時候，其兩塊電源板輸出通常由DC48V通過二極管并聯在一起，共同向記錄板、主機板以及其它的電路供電。然而動態電源中的50VD只會供給到各自受到控制相應的主機板。機車信號的電源模塊輸出電路如圖3所示，其A主機板只為A50 V、B50 V供電，A動態點燈的電源是 A50 VD；B主機板主要是為B50 V、A50 V供電，B動態點燈的電源是B50 VD。
機車信號的主機板上焊接有兩芯的插座L2，其中L2的兩端分別為50 VD動態點燈電源和50 VD工作電源，為了增強機車信號的動態電燈電源以及主機的工作電源穩定性，應該采取短接L2的跳線方式，其L2短接以后，工作主機每一套動態點燈電源盒工作電源都增加到3路并聯輸出，從而增強動態點燈電源和主機工作電源的冗余度，提高了機車信號的安全性以及可靠性。
2.3 對電機信號電源的安全性和穩定性的分析
改造機車信號外部的輸入電路，主要采用了具有穩壓功能的電源接口盒以及電務專用端子，可以有效地防止其它單位在進行檢查和維修時誤將機車信號的110V輸入電源線拆除，導致電源的接觸不良或者脫線。同時該電源盒還具有應急功能，當電源盒出現故障的時候，能夠利用應急開關來輸出穩定的110V電源，使機車信號設備不會斷電。通過短接L2對機車信號的內部電路進行改造，將主機原有的安全部分保留下來，動態電源安全措施旁路，通過兩個分開的器件來安全控制CPU1和CPU2的電路，促使電源部件處于一種理想可靠的工作狀態，確保機車信號電源的安全性和可靠性。
參考文獻
第4篇：電源模塊的發展范文
關鍵詞：直流電故障 處理措施
隨著電力事業的發展，電力系統變電站綜合自動化系統、微機保護系統的廣泛采用、變電站無人值班方式的逐步實行，由此對變電站直流電源的可靠性提出了更高的要求。
1 直流電源模塊故障
某變電站發生直流系統故障，當監控端發出“直流屏模塊故障、直流屏系統故障總信號”經過一段時間后發出“直流屏電池欠壓”。接通知后到現場檢查，發現控制模塊、充電模塊顯示屏無顯示，模塊風扇停止，模塊處于失電狀態。經查看各模塊交流輸入正常，監控系統顯示模塊故障。現場直流由蓄電池供給，情況十分危急。聯系檢修人員經更換損壞的直流模塊后，直流系統恢復正常。事后分析當時該地區正發生雷雨天氣，而該站又沒在模塊輸入進線處裝設C級、D級避雷器，從而使得直流模塊被雷擊而損壞。在安裝調試時還發現當并列的電源模塊間輸出電壓相差較大時，輸出電流將會不平衡。故障分析時檢查換下來的模塊單元，還發現模塊濾網及風扇積滿灰塵。
通過當時的故障處理，以及對故障模塊的檢查并結合其他站的模塊故障，經過分析總結，找出造成變電站內直流模塊故障及異常的原因。
1．1 直流模塊故障的分析
(1)直流模塊由于長期重負荷運行、甚至過載而損壞。
變電站直流模塊在設計時容量配置采用的是N+I的標準，在一臺模塊故障時仍能保持其他模塊正常運行，因此在正常情況下模塊一般不會過載。由于目前半導體功率器件和磁性材料等部件性能的原因，單個直流電源模塊的最大輸出功率無法滿足有些變電站的總功率要求，直流電源模塊的并聯是不可避免的，否則無法
滿足現在變電站對直流供電模塊功率的要求。
盡管每個直流電源模塊單元具有輸出自動均流功能，但是并聯運行的各個模塊特性的不一致導致各模塊負荷電流存在不均衡情況。有些模塊可能承擔更多的電流，極端情況下甚至過載，而有些模塊運行于輕載狀態，甚至基本上是空載運行。由于存在部分模塊分擔負荷多、部分模塊分擔負荷少這一情況，其結果必然加大了分擔負荷多的模塊損壞的可能性，也縮短了分擔負荷多模塊的正常使用壽命，降低了系統的可靠性。通過檢查并列直流模塊的負荷情況，發現各模塊輸出電壓的差異將導致負荷分配的不平衡。當其中一個控制模塊輸出直流電壓高于其他模塊5 V以上時，此模塊將承受直流負載的大部分負荷。此直流模塊所分擔的負荷往往超出單個直流模塊所能承受的最高負荷，從而導致直流模塊的過載損壞。
(2)直流模塊交流進線處未安裝避雷器，或避雷器的安裝不符合防雷要求。一些老站在早期綜合自動化改造時，設計不是太規范，有的未安裝避雷器，造成雷電侵入交流電纜經交流回路進入直流模塊造成模塊損壞。而一些已安裝了，C級、D級避雷器的變電站其避雷器之間的電纜距離過短使得雷擊過電壓無法衰減至模塊可承受的電壓值，遠遠大于模塊過壓保護值，造成了直流模塊損壞。避雷器分為間隙類、放電管類、壓敏電阻類、抑制二極管類、壓敏電阻一氣體放電管組合類、硅化類等。目前避雷器常用的有氧化鋅壓敏電阻和氣體放電管2種。氧化鋅壓敏電阻避雷器分為單片壓敏電阻避雷器和多片壓敏電阻避雷器，是限壓型保護器件，平時呈現高阻狀態，一旦有脈沖電壓，立即將電壓限制到一定值，其阻抗突變為低阻狀態。與氣體放電管比較，它最大的優點是當它吸收脈沖電壓時因殘壓高于工作電壓，不會造成電源的瞬間短路，同時動作時間比放電管短。氣體放電管避雷器分為開放式放電管避雷器和密閉式氣體放電管避雷器。氣體放電管避雷器雖然具有很強的承受大能量沖擊的能力，但存使用時，由于氣體放電管在放電時殘壓極低，近似于短路狀態，對系統的影響較大。模塊進線處安裝壓敏電阻避雷器已能滿足防雷保護的要求。為了減小對系統的影響一般采用壓敏電阻避雷器，作為C級、D級避雷器。采用c級、D級多級保護時，存在著一個前級保護和后級保護如何配合的問題。c級、D級避雷器這兩級避雷器之間為了能夠滿足配合要求，必須保持足夠的距離，以利于兩級避雷器之間的配合。保證C級避雷器先于D級避雷器動作，泄放部分雷電的能量，限制殘壓，之后再由D級避雷器動作進一步泄放雷電的能量，限制殘雎，從而使進入直流模塊的電壓限制在模塊能夠承受的范圍以內，保護直流模塊不受損壞。
1．2 直流模塊發生異常原因
風冷型模塊長期運行后積攢灰塵過多，影響散熱。風冷型直流模塊通過風扇的轉動散出模塊內部由于元件工作所產生的大量熱量。模塊具有過溫保護功能，當模塊的進風口被堵住或環境溫度過高導致模塊內部的溫度超過設定值時，模塊會過溫保護，模塊無電壓輸出。當異常條件清除、模塊內部的溫度恢復正常后，模塊將自動恢復為正常工作。因此當模塊由于長期運行進出風口積聚大量灰塵造成散熱不良時會使溫度過高，過溫保護動作模塊不在輸出，必然加重其他正常模塊的負荷供給。隨著負荷的加重增加模塊異常的機率。即使溫度沒有超過設定值時，長期的高溫也會影響模塊的正常使用壽命。
2 直流電源模塊故障的處理
(1)模塊過負荷損壞其主要原因是并列模塊問的負荷電流不平衡造成的，為了保證模塊間的均流，在安裝調試時通過調節各模塊的輸出電壓，使其輸出電壓基本達到一致，實現各模塊問的負荷分配的平衡。在驗收時應該嚴格把關保證各模塊輸出電流的平衡。在平時巡視時應注意查看各模塊的電流是否在允許的偏差范圍內(自主均流法的模塊問輸出電流不平衡度±3％ 。)，如超出范圍及時檢查模塊并查找原因，杜絕并列模塊間的負荷電流不平衡度超出允許的范圍的情況發生，從而防止直流電源模塊因負荷電流不平衡而造成損壞。
(2)交流進線處加裝合格的C級和D級兩級避雷器，加裝的C級、D級避雷器之間應保持5m 以上距離，以利于限制雷電波的殘壓，有效地防止過電壓的沖擊，保障電源系統正常工作。在滿足防雷要求的情況下，選用性能更加優良的氧化鋅壓敏電阻避雷器。加裝氧化鋅壓敏電5H避雷器時前端要串接相應容量的斷路器(可
發出遙信信號)來提高直流系統可靠性。
斷路器的作用：在避雷器損壞時，方便更換；在避雷器發生老化時，避免發生對地故障。避雷器損壞，避雷器與母線問的斷路器跳閘后就可以及時發信，為及時發現異常和縮短故障處理時間提供便利。巡視時要注意查看避雷器是否完好有無異常，接地引線是否完好接地。
(3)巡視時注意直流電源模塊的散熱情況，如發現散熱不正常，溫度過高及時檢查并查找原因。經常對直流電源模塊進行除塵工作。如發現直流電源模塊長期運行以致于積聚灰塵過多的必須立即進行除塵，保持模塊進出風口的通暢，保證直流電源模塊的散熱正常，防止由于濾網及風扇積灰，導致散熱不良引起直流電源模塊的損壞。同時也要保持直流屏的通風散熱。注意直流屏安裝場所的環境溫度，溫度過高時及時開啟空調。通過以上措施保證直流模塊有良好的運行環境。
3 結語
隨著安全穩定電網的需要, 變電站直流系統日益受到重視。近幾年對各公司針對對變電站直流電源系統下達了不少規程、規范和反措要求, 為我們解決直流系統存在的問題和提高其運行可靠性提供了強有力的支持。
[參考文獻]
第5篇：電源模塊的發展范文
對通信電源構成進行詳細論述，分析DC/DC通信電源可能存在問題，在直流空開脫扣特性和儲能元件的應用上，提出相應的改進措施。
針對智能變電站二次系統增加大量過程層設備負荷和網絡設備負荷，按照變電站網絡結構對應的供電負荷進行詳細地分類統計，優化計算，作為主要設備的參數選擇依據。
1、一體化電源通信方式
1.1總監控器通信網絡方式
當變電站一體化電源設備由于電源模塊和饋線開關數量較少，且各電源子系統集中混合組柜，所以通常只設置總監控器。一體化電源監控采用分散測控、集中管理的模式，將各電源智能監控模塊分散布置在各電源柜內，各電源智能監控模塊與一體化監控裝置通信上傳相關信息，一體化監控裝置通過DL/T860通信標準直接接入自動化系統的MMS網。各電源智能監控模塊通過總線方式直接與一體化監控裝置通信，系統網絡結構簡單，見圖2-2。站用電源系統所有信息的采集、判斷、分析和管理都由一體化監控裝置處理，信息量大，一體化監控裝置的通信接口數量要求多，系統擴展性較差，故適合于終期規模較小的變電站。
1.2分層監控通信網絡方式
220kV及以上電壓等級變電站一體化電源設備，由于電源模塊和饋線開關數量較多，各電源子系統構成復雜，需要獨立組柜，各子系統宜分別設置監控器，對本系統的電源模塊進行管理，并負責采集饋線開關狀態及表計測量信息；同時設置總監控器與各子系統監控器進行通信，實現對整個一體化電源系統的監測與管理。如果取消各子系監控器的設置，由總監控器直接管理所有電源模塊，雖然使整個系統通信簡化，但同時造成總監控器處理信息量過大，一旦故障則影響整個系統。
2、一體化電源系統監控范圍
一體化電源系統利用通信方式對各子系統進行數據分散采集和集中管理，可在自動化監控后臺或集控中心對本站各電源子系統實現遠方監控。
一體化電源系統中除交流電源子系統進線開關和聯絡開關采用框架式開關外，其它開關均為塑殼開關、微型空開和隔離開關，不具有電氣操作機構。如果要實現遠控，就需要給這些饋線開關或隔離開關加裝外部輔助機械裝置以及微型馬達來實現；這樣無疑會大幅增加整個系統的復雜性和投資費用，饋線柜的數量也會增加許多，因此實際工程應用案例極少。另外各電源子系統全部雙套配置，重要負荷雙回路供電，因此一旦發生站用電源饋線跳閘事故，一般需要檢修維護人到現場查明故障原因，才能進一步恢復供電。因而功能中除對進線開關、聯絡開關進行遠方控制外饋線開關以及隔離開關遠方控制的必要性不大。
3、站用交流電源切換方式
500kV變電站備用電源自動投切有以下實現方式：
方式三：由進線監控模塊實現備用電源自動投切功能。雖然只能實現電氣閉鎖，但取消自動備投裝置，將自動備投功能嵌入交流進線監控模塊，由進線監控模塊對采集的信息進行分析處理并實現自動投切。本工程推薦采用方案三實現備自投功能，節省獨立的備自投裝置。
4、DC/DC電源改進措施
目前DC/DC電源變換模塊在220kV站開始推廣使用，對于整合后通信設備的供電可靠性是否滿足要求還存在疑問。傳統通信電源接線在饋線短路或過載時，由蓄電池提供短路電流，使饋線開關動作切除故障。DC/DC供電通信電源接線，由于DC/DC短路保護時間很短，可能先于饋線開關跳閘時間，DC/DC短路保護后不再有電流輸出，使得饋線開關無法跳閘切除故障，造成一個饋線支路短路故障影響整個母線供電。針對這種情況，目前考慮從以下幾個方面進行改進。
4.1直流空開脫扣特性的選擇
DC/DC電源系統的各級饋線直流空開如果選型不當，就會造成短路時，開關拒動或越級跳閘，后果比較嚴重。
4.2儲能元件的應用
DC/DC電源系統增設電容元器件，掛接到直流母線上。當系統發生過載或短路時，儲能電容可瞬時提供一定的附加電流，從而緩解系統對大沖擊電流的需求。電容值的大小應滿足當任一饋線開關出口短路時，儲能電容提供的附加放電電流大于空開額定脫扣電流的上限值。
4.3電子饋線保護裝置的應用
電子饋線保護裝置采用大功率開關器件實現回路的無觸點開通和關斷控制，由硬件電路實現短路瞬時保護功能，由軟件電路實現過載短延時保護功能。當電流采樣電路檢測的回路電流大于3In時，裝置的硬件比較電路快速控制開關器件關斷，并使開關器件鎖存在關斷狀態；當電流采樣電路檢測的回路電流大于1.15倍額定電流值時，裝置的軟件電路自動進入計時和電壓監控程序，之后如果輸出電壓波動維持在40V以上，則計時程序延時10ms后自動輸出關斷信號；如果輸出電壓波動下降到40V及以下，則電壓監控程序自動終止計時并立即輸出關斷信號。關斷信號可快速控制開關器件關斷，并使開關器件鎖存在關斷狀態。通信電源饋線開關采用直流斷路器，其具有的熱磁保護功能，加上電子饋線保護裝置的智能開關控制，可以使通信直流饋線回路的過載或短路故障得到有效的保護，避免DC-DC變換器因輸出過載或短路而發生電壓跌落的嚴重事故。在DC/DC出口短路故障時，DC/DC的短路保護將閉鎖DC/DC輸出。該方案在江蘇、上海等地區的220kV、110kV變電站已經有所應用。該方案由許繼電源提出，并對電子饋線保護裝置申請發明專利，因此具有一定壟斷性。
4.4DC/DC備用模塊配置原則
增加DC/DC備用模塊數量配置，使其能提供足夠的電流，以保證饋線開關可靠動作。因而DC/DC電源的備用模塊將不再單純作為工作模塊的故障備用，還兼作電源系統的事故備用。國外DC/DC電源系統備用模塊配置原則為N+N，即雙套冗余。國內《郵電通信電源設備安裝設計規范》中也曾規定過當DC/DC工作模塊數量N≥3時，備用模塊按2塊配置。
由于增加儲能電容也能起到增大系統沖擊電流的效果，出于經濟性考慮，故建議DC/DC備用模塊配置原則按N+2或N+3確定。在進行直流負荷統計時，DC/DC電源模塊宜分別統計，即工作模塊納入經常負荷，備用模塊納入沖擊負荷。
5、結論
一體化是變電站交直流電源的發展方向。交直流電源統一設計、監控，實現變電站交直流電源的分散數據采集、控制和集中監控管理，提高站用電源系統的可靠性和安全性；優化設備配置。
對智能變電站一體化電源系統電氣接線、系統通信方案進行研究，分析取消通信專用蓄電池后，DC/DC通信電源可能存在的問題，提出相應的改進措施。
參考文獻
第6篇：電源模塊的發展范文
關鍵字:T2000;靈活構架;Multi-SiteC控制
隨著電子技術的不斷革新,IC器件的種類越來越多,功能也越來越強大,涉及的范圍也在不斷擴大,這就需要半導體集成電路測試設備能夠對應多種類型芯片的測試需求。T2000采用了完全開放的系統構架,將靈活多變的模塊化概念運用到測試系統中,使得在一個平臺上就能進行各種芯片的測試,測試機臺可以根據不同類型的芯片進行靈活的對應。下面針對目前應用比較廣泛的幾類芯片進行詳細的介紹。
1高精度ADC/DAC的T2000解決方案
1.1混合信號芯片的現狀與發展
近期,隨著國家廣電總局對三網融合以及數字廣播電視推廣腳步的加快,移動類的消費電子產品市場的發展勢頭極為迅猛。由此,這也推動了模擬信號半導體器件的發展。
此外,由于更多的混合信號芯片應用于移動通信和高清影音領域,使得該類芯片的工作頻率和分辨率大幅提升,混合信號的精度也越來越高。從圖1相關數據可以看出混合信號芯片在這方面的發展趨勢。
1.2 ATE面臨的挑戰
1)更高的精度,更快的速度:目前主流的模擬器件的精度均在16~24Bit之間,采樣速度均在100KS/s~200MS/s之間。這就要求我們自動測試設備(ATE)的模擬信號測試能力能夠滿足器件的需求。
2)更多的測試資源:在IC產業發展的過程中,降低測試成本一直是半導體制造商所追求的目標。增加同測數,將縮短單位器件測試時間,是降低測試成本最直接有效的手段。這就要求我們的ATE能夠提供更多的測試資源來提高同測數。
3)更高效的數據處理能力:模擬器件的精度(bit數)的不斷增高,隨之而來的就是帶給ATE更龐大的數據量,龐大的數據量直接導致了測試時間的增加。這就要求我們的ATE能夠更高效的傳輸和處理龐大的數據。圖2就指出了隨著器件精度的提高,所需的測時間也在急劇增長。
1.3 Advantest T2000對應解決方案
Advantest T2000提供了以下幾種模擬信號測試模塊:
1)AAWGD音頻信號測試模塊
提供16通道(16CH),24bit分辨率,最高200KSps的信號發生及820KSps的混合信號采集功能;
2)BBWGD基帶信號測試模塊
提供16通道,16bit分辨率,最高400MSps的信號發生及256MSps的混合信號采集功能;
3)PMU32 DC參數測試模塊
提供32通道DC參數測試功能以及低速(192KSps)混合信號施加采集功能;
T2000所提供的模擬信號模塊具有以下特點:
1)高采樣速率:最高 256MSps Digitizer對應高速信號的采集
2)高測試通道數:最高16CH的信號發生和采集通道數,對應多測試通道的需求,同時為實現同時測試提高了保障。
另外,T2000的數字模塊上還集成專用的數據傳輸總線以及專用的Histogram Engine (On the fly DSP)硬件來處理隨精度提高而導致的龐大數據量,實現了高效的數據傳輸和處理。
通過圖4可看出,在使用Histogram引擎后,可大大減少數據的傳輸和計算時間,優化了數據處理,從而縮短測試時間。
2大電流芯片的T2000解決方案
2.1大電流芯片測試面臨的問題
隨著芯片集成度提高,芯片內部已集成各種功能模塊。對于芯片電源部分的要求也越來越高,尤其是CPU,FPGA,高速DSP等器件工作時,ATE提供的電源質量直接決定芯片是否能夠正常工作。
2.2 ATE面臨的挑戰
數字電源(DPS)理想情況下電源電壓不隨外部負荷(電流)變動發生任何電壓變化,但實際情況伴隨外部的電流變化,DPS內部對充放電電流的變動有抑制作用,雖然 DPS電壓反饋可以保證電壓值精度,但是由于反饋電路反應時間的關系,仍然可以導致電壓變動的產生。以上所面臨的問題,對ATE電源的外部負荷變動特性提出了更高的要求。
1)芯片高集成化的同時,使得芯片大量的內部電路在短時間內同時動作,引起較大的電源電流變動和電源電壓的下降。電流變化快速增大及減小時的電源電壓變化導致了信號過沖的產生。由于微細化低電壓的CMOS的耐壓程度較低,這個過沖會對芯片造成影響。這就要求ATE DPS提供的電流容量大于芯片需要的最大電流2倍以上。
2)原則上,給芯片供電電源應
盡量靠近芯片。但是在實際測試應用中,由于會受到電路板設計的限制,導致芯片距電源的距離較遠。因此要求ATE具有更好的電源特性。
3)對于ATE測試板的設計:要
求電源粗線配線,近距離配線,減小電路電阻及電感。
2.3 Advantest T2000對應解決方案
針對改善ATE電源的外部負荷變動特性,有以下幾種方案可以選擇:
1)DPS的并聯使用
如果一個電源不能夠滿足芯片動作的電流供給,那么為了提高電源供電能力,可以考慮多個DPS的并聯使用.增大電源的變動負荷能力,減小DPS的輸出阻抗。
2) 使用高性能電源模塊
T2000具有多種電源模塊。根據不同的測試需求,選用不同的電源模塊,如表1所示,以實現成本和性能最優化的測試方案。
3小引腳(pin)數器件的
高同測數實現
3.1 小引腳數器件的市場現狀
目前市場上越來越多的SPI類芯片導致器件的引腳越來越少。SPI是一種串行同步接口技術,主要應用在EEPROM,FLASH,實時時鐘,AD轉換器等器件上。除此之外,越來越多的器件通過采用引腳復用來減少引腳數量。
3.2 ATE面臨的挑戰
1)更多的測試資源:更高的同測數必然要求ATE在硬件上能夠提供更多的測試資源。
2)更靈活的同測分配方式:更高的同測數同時也要求ATE具有高效同測流程控制方式以及在測試軟件上給予相應的支持。
3.3 Advantest T2000對應解決方案
1)T2000多資源的軟硬件支持
Advantest T2000是全面支持從高端工程驗證到大規模量產的測試系統。它滿足2000pin以上多被測試器件(DUT)同測的需求。
T2000配備了多種高密度的功能測試模塊。例如128CH的數字模塊以及32CH的電源模塊等。T2000硬件上可配置大于2000個數字通道,在軟件上突破了同測數的限制,支持任意數同測。
面對市場上的眾多小引腳數器件,無論是SPI的SoC,還是SPI的存儲器,T2000都可以做到高同測數的低成本測試解決方案。
2)T2000靈活同測方式的軟硬件支持
傳統的Single-SiteC結構ATE同測效率會隨同測數的增加而降低。在高同測數的情況下尤其明顯。T2000支持Multi-SiteC控制方式,每個SiteC可以控制單獨不同的器件,運行不同的流程。在同測中,Multi-SiteC的應用可以避免同測中的各個器件之間因為性能不同而導致測試時間不同的互相等待,提高了測試的靈活性,縮短了測試時間,提高了同測試效率。
第7篇：電源模塊的發展范文
CPU和DSP對數據處理速度和容量的要求不斷提高，對電源模塊的供電要求也就相應地提高了，主要體現在電源的輸出電流大小及其變化率和輸出電壓峰－峰值上。采取的措施有多通道buck電路拓撲和良好的控制方法，如V2控制法和滯回控制法等，這樣可以改善電源的穩態和動態性能、提高電源效率。但是對于更低的輸出電壓、更大的電流動態變化率，不可避免地要采用更大容量、更低ESR的電容以減少瞬態電壓峰－峰值。而大容量、低ESR電容增加了模塊的成本，占用更大的空間，不利于提高功率密度。基于以上種種問題，采用AVP方法（如圖1所示）使電源在滿載時電壓比所要求的最低電壓高，在空載或輕載時輸出電壓比所要求的最高電壓低，這樣不僅有利于電源模塊的熱設計，而且動態過程電壓工作在窗口電壓內，輸出電壓峰－峰值小、恢復時間短。但是文獻提出的方法較為復雜，使用專用的控制芯片導致開發成本增加，提出的方法在實際應用中電路效率較低。本文對AVP控制方法進行深入分析，歸納總結出各種AVP的實現方法，并提出了一種新穎高效的控制方法，用實驗證明AVP方法的優越性。
1 AVP控制有源法的分析
AVP有源控制為雙環控制，其基本原理如圖2所示。通過檢測電感電流，根據降壓要求相應調節輸出電壓的基準。輸出電壓跟隨基準電壓而實現AVP控制。圖3為AVP有源控制的方塊圖，假設電流環增益為Ti，電壓環增益為Tv，則：
Ti＝Av×FM×Gid×Ai （1）
Tv＝Av×FM×Gvd （2）
由（2）／（1）可得：
wESR＝1/(Rc×Co)，wR.0＝1/Ro×C0)
此處Rc為輸出電容Co的等效電阻值，Ro為輸出負載。當w＞＞wESR且Ai＝Rc時，則(3)式值為1。這說明了在此情況下電流環、電壓環有相同的截止頻率，而Av的設計對電流環、電壓環的比值沒有影響，其零極點的設計則依據電流環的設計方法進行。
其中，L為等效輸出電感，fs為開關頻率，wz用于補償功率雙極點，wp用于消除開關噪聲，wi保證電流環的截止頻率高于輸出電容引入的ESR零點頻率。基于以上原則，設計固定輸出阻抗值為輸出電容的ESR值。實現方法?眼2?演分別為檢測開關管導通電阻、續流管導通電阻或串聯阻值小的檢測電阻。前兩種方法受溫度的影響不宜采用，而串聯阻值小的檢測電阻有助于改善溫度變化引起的精度變化，但是在主電路中串聯電阻必然引起電源模塊效率的下降。
2 AVP控制無源法的實現
采用無源法增加檢測電阻，如圖4所示。通過檢測Va使之等于VREF，實現vo＝Vref－io×Rs，使電源在滿載時電壓比所要求的最低電壓高，在空載或輕載時輸出電壓比所要求的最高電壓低。從而使得輸出電壓在負載動態跳變時能夠較快地達到穩定，提高動態響應，以改善電壓大電流所引起的動態響應與電路成本的矛盾關系。
3 實驗結果分析
第8篇：電源模塊的發展范文
關鍵詞：維修電工；項目；培訓；考核
中圖分類號：G817.5 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2016）45-0251-02
一、引言
21世紀是知識經濟和信息經濟的時代，經濟全球化意味著生產的全球化、競爭的全球化，世界各國都在大力發展高新技術產業，先進的生產技術將對本國國民經濟的發展產生著重要的影響，工業生產中勞動密集型產業正向著技術密集型產業轉化。加入WTO后，我國的整體經濟結構發生了深刻變化。自動化水平已成為一個國家或地區工業發展水平的重要標志。2015年，國務院印發《中國制造2025》，部署全面推進實施制造強國戰略。這些都充分說明制造業，特別是現代化的、自動化的制造業已經成為我國中長期的發展重點，而維修電工技能人才是實現這一發展重點的重要保障。近兩年，各地政府都提出了工業強市和加快工業轉型升級的發展策略，其中裝備制造就屬于重點培育發展的新興產業之一。從培訓設備到培訓項目等都較傳統和陳舊，不利于新型的具備高技能水平和高職業素養的維修電工人才的培養。
本文首先介紹了自主研制的多功能分布式維修電工技能培訓與考核設備，該設備由兩個機柜組成，分別是主控機柜和受控機，每個機柜由不同模塊構成，包括電源模塊、觸摸屏模塊、PLC模塊、變頻器模塊以及低壓用電器自由組合模塊等。隨后，基于該設備的不同模塊，設計了維修電工技能培訓與考核項目。最后，將該設備應用于本校中、高級維修電工技能培訓和考核中，取得良好效果。
二、設備介紹
1.設備總體。自主研制的多功能分布式維修電工技能培訓與考核設備由一個主控機柜和一個受控機柜組成的，設備的組成框圖如下所示。
2.主控機柜。主控機柜主要由電源模塊、觸摸屏模塊、儀器儀表模塊、PLC模塊、變頻器模塊以及主令按鈕和指示燈模塊構成。這些模塊的組成如下：（1）電源模塊。電源模塊由三相電源輸出、單相電源輸出、交流低壓電源輸出、直流低壓電源輸出等組成。由三相四線電源輸入，接有漏電保護器，通過接觸器的啟動和停止按鈕進行操作，并加入急停按鈕，電源的輸出設有短路保護。（2）觸摸屏模塊。觸摸屏模塊采用5.7英寸，直流24V的彩色觸摸屏，配有通信下載編程電纜、觸摸屏與變頻器通信電纜以及觸摸屏與PLC通信電纜，還配置了觸摸組態軟件。（3）PLC模塊。PLC模塊采用日本三菱PLC FX3U-32MR主機，模擬量模塊為FX0N-3A模擬量模塊（2入/1出），配有SC09下載線。利用專用導軌固定安裝于主控機柜內部實訓板上，主機開關量、模擬量接線端子均通過接線柱引到面板，通過走線槽引到主控機柜內部實訓板中的專用接線端子上，可根據需要自由接線和布線，與實際的工業現場一致。（4）變頻器模塊。變頻器模塊擬采用日本FR-D720S-0.4K-CH變頻器，具有RS485通信端口，配有變頻器與PLC通信編程電纜，也可采用手動接線、布線的形式與PLC、電機模塊等連接，實現PLC對變頻器的控制以及變頻器對電機模塊的控制等。
3.受控機柜。受控機柜主要由低壓用電器自由組合模塊和電機模塊構成。每個模塊的設計方案如下：（1）低壓用電器自由組合模塊。低壓用電器自由組合模塊的底板由鐵質網孔板構成，網孔板上可根據需要自由增減各種低壓用電器，如接觸器、繼電器等，各低壓用電器的布局也可根據實際自由布局。（2）電機模塊。電機模塊由各種電機及速度繼電器構成，配有三相異步電機（帶速度繼電器）一臺、三相異步電機一臺、直流電動機一臺。電機模塊以導軌的方式安裝于受控機柜中，不使用時在機柜內，使用時抽出，方便、牢固、美觀。（3）航空插座軟連接。主控機柜和受控機柜之間使用航空插座進行軟連接，方便可靠有效。航空插座采用50組排線，在主控機柜和受控機柜端均連接至接線排上，使用時可根據實際情況自由選擇線組。
三、項目的設計與設置
基于自主研制的多功能分布式維修電工技能培訓與考核設備，以不同的模塊為主體，設計與設置了維修電工技能培訓與考核項目，具體如下。
1.以觸摸屏模塊為主體設計和設置的項目主要有觸摸屏組態控制三相異步電機啟停、觸摸屏組態控制三相異步電機正反轉、觸摸屏組態控制三相異步電機運行時間、觸摸屏組態控制變頻器調速等。
2.以PLC模塊為主體設計和設置的項目主要有十字路通燈控制的模擬、水塔水位控制的模擬控制、天塔之光的模擬實驗、多種液體混合裝置控制的模擬、五相步進電機的模擬控制、裝配流水線控制的模擬、智能搶答器、LED數碼顯示控制、噴泉的模擬控制、三層電梯控制系統的模擬、PLC控制三相異步電機電機啟停、PLC控制三相異步電機正反轉、PLC控制三相異步電機帶限位自動往返控制等。
3.以變頻器模塊為主體設計和設置的項目主要有變頻器功能參數設置與操作、外部端子點動控制、設定頻率運行、變頻器控制電機正反轉、多段速度選擇變頻器調速、外部模擬量（電壓/電流）方式的變頻調速控制、基于PLC模擬量控制變頻開環調速、基于PLC通訊方式的變頻開環控制等
4.以低壓用電器自由組合模塊為主體設計和設置的項目主要有三相異步電動機自鎖控制線路、三相異步電動機點動控制線路、三相異步電動機的多地控制、接觸器聯鎖的或者按鈕聯鎖的三相異步電動機正反轉控制線路、雙重聯鎖的三相異步電動機正反轉控制線路、Y-啟動自動控制電路、單向減壓啟動及反接制動控制線路、三相異步電動機能耗制動控制線路、三相異步電動機的順序控制、工作臺自動往返控制線路、通電延時帶直流能耗制動Y-啟動控制線路等。
以上項目的設計與設置均以維修電工職業技能鑒定考試指南為指導，以維修電工職業標準為依據，涵蓋了維修電工初級、中級、高級以及技師四個職業等級。其中，部分項目可單獨在主控機柜或受控機柜上完成，大部分項目需通過航空插座進行軟連接，由兩機柜配合完成。
四、小結
本文介紹了自主研制的多功能分布式維修電工技能培訓與考核設備，該設備由兩個機柜組成，分別是主控機柜和受控機，每個機柜由不同模塊構成，包括電源模塊、觸摸屏模塊、PLC模塊、變頻器模塊以及低壓用電器自由組合模塊等。依據維修電工職業資格標準，并基于該設備的不同模塊，設計與設置了若干維修電工技能培訓與考核項目，這些項目涵蓋了維修電工初級、中級、高級以及技師四個職業等級。該設備和培訓考核項目已在本校電類專業進行了一個學年的試用，同時作為維修電工中、高級技能培訓及鑒定設備和項目進行了試用，均取得了良好的效果。
參考文獻：
第9篇：電源模塊的發展范文
提出了一種基于光伏輔助電源的鐵路區間設備配電方案，將光伏發電系統與鐵路區間設備原有配電線路通過“H型”接入構成雙供電系統，當配電網絡發生故障時，可切換到光伏系統單獨供電，實現設備電力供應的雙重保護。提出了該配電方案的系統框架與模塊設計，并對各模塊技術要求進行了分析。
關鍵詞：
光伏；輔助電源；區間設備；“H型”供電；設計
鐵路的供電網絡由動力牽引供電和信號輔助系統供電兩部分構成，分別稱為供電系統和配電系統，供電系統為機車行駛提供動力電源，配電系統為鐵路區間閉塞設備（簡稱區間設備）和其他輔助設備等供電，兩套系統相對獨立，一般由相互隔離的線路分別輸送。區間設備多為雙路獨立電源供電，包含主配電和備用配電兩個部分，通過電氣控制線路進行切換。傳統的配電形式對電網可靠性依賴較大，如遇到配電電網故障時，會造成區間設備失效。2008年因冰災造成了京廣線部分區域電網供電中斷，主配電與輔助配電均失效，導致區間設備停止工作，行車信號、道岔等需要通過人工操作完成，造成華南地區春運期間大量旅客滯留。因此，為鐵路區間設備建立獨立、可靠的輔助電源，解決因配電網故障造成信號系統癱瘓問題成為鐵路安全運輸不得不考慮的問題。
1鐵路配電系統的主要形式
1．1相關概念所謂“區間”，是指兩個車站或者兩個鐵路變電所之間的線路。兩個相鄰車站間的區間稱為站間區間；相鄰變電所之間的區間稱為所間區間。所謂“閉塞”，是指為保證行車安全，通過電氣控制將列車運行的線路區間進行全封閉或者分段封閉，防止同區段內的對向列車和同向列車因時序安排不當而造成對撞或追尾等事故。所謂“H型”供電，是指主電源與備用電源并列供電。《鐵路信號維護規則》第12．2．1條規定，鐵路信號設備輸入電源供電方式有一主一備和兩路同時供電2種方式，其中兩路同時供電方式即為“H型”供電，這種情況下由主副兩路電源并列運行，當一路電源關閉或發生故障時，自動切換至另一路電源。
1．2區間設備的主要供電形式目前，國內鐵路基本上都實現了自動閉塞，并配置了較完善的區間設備及配電系統，供電形式從宏觀上劃分可分為集中式和分散式兩種。為了避免單一供電產生故障造成的供電失效問題，一般多由兩路獨立的供電線路構成主附電源，通過電力互供的方式保障區間設備供電的可靠性。常采用的互供形式包含單回路供電和雙回路供電兩種，其中單回路供電又包含三點三線式、三點兩線式、點集式等供電形式，各種供電方式原理及特點如表1所示。
2區間設備供電存在的主要問題
（1）電源配置對牽引變電所提供電源依賴性強從區間設備各種配電形式來看，配電電源一般引自牽引供電電源，當牽引電源出現故障時，區間設備配電系統將一同失效。因此，在發生自然災害、供電網失效或不穩定時，會造成區間設備停止工作，為鐵路的安全運行帶來隱患。（2）配電技術發展緩慢，自動化程度低相對于牽引變電技術的發展，區間設備的配電技術發展緩慢，自動化程度不高。考慮到安全、成本等因素，配電技術的技術革新較為謹慎，國內仍有部分鐵路配電沿用20世紀80、90年代的技術，自動化程度低，線路老化，出現故障時較難找到故障和及時排除，增加了維修的成本和難度。（3）缺乏帶有儲能功能的獨立監控電源，斷電后沒有數據的現場保護監測系統應是一個獨立的輔助系統，其工作電源一般取自信號電源系統的直流輸出，當配電系統斷電時，監控子系統同時掉電，無法繼續監測及對故障情況進行現場保護，造成設備故障分析困難。如能在電源屏上增加具有儲能的輔助電源模塊，在兩路電都斷電時為監控子系統補充供電，可有效避免此類問題的發生。
3光伏發電在我國鐵路領域的應用現狀與趨勢
在1975年，光伏發電技術就在鐵路系統進行試用并逐漸拓展，1984年鐵道部編制了《硅太陽能電源光電參數及容量選擇》。通過多年的試用和技術發展，光伏發電在鐵路信號與通信設備上應用逐漸增多，并在測試、施工、維護等方面形成了一定經驗與標準。隨著電氣化鐵道技術的發展，鐵路對供配電系統的可靠性、功率等要求越來越高，而此時國家電力行業發展迅猛，電力行業走向市場化，電網覆蓋區域逐漸增大，可靠性和穩定性不斷提升，帶動了鐵路供配電網絡建設。因此，光伏發電技術在鐵路領域的應用受到了限制，其成本高、容量低等缺點逐漸顯現，早年推廣的鐵路光伏設備也逐漸被傳統供電網取代，改由貫通電線路或自閉電線路供電［1］。從未來發展來看，傳統能源的緊缺成為全世界面臨的問題，各國都在可再生能源利用上加大扶持力度，為太陽能在鐵路行業的廣泛利用帶來政策環境。同時，鐵道部為配合西部大開發戰略，正在或計劃修建數條西部鐵路線，而西北地區地廣人稀，常規供電網建設存在不足，為太陽能資源的利用帶來廣闊前景。更重要的是現有鐵路配電系統過分依賴牽引變電所提供外部電源，在發生自然災害、供電系統故障或不穩定時會產生信號系統終端癱瘓、監測記錄缺失等隱患，增加具有獨立、儲能特點的光伏系統輔助供電系統，可有效解決應急條件下的輔助供電問題。
4基于光伏輔助電源的鐵路區間設備“H型”供電系統框架
基于光伏發電的諸多優點，探索將光伏發電技術應用于鐵路區間設備的輔助供電，建立基于光伏輔助電源的鐵路區間設備“H型”供電系統。該系統由原配電網電源模塊、光伏輔助電源模塊和監控系統模塊這3部分組成，通過合理的接入控制，形成光伏供電與常規供電相互補充的區間設備供電系統，系統框架圖如圖1所示。其中，光伏輔助電源模塊由光伏太陽能板組件、雙軸太陽自動跟蹤子系統、主控系統、儲能系統、防護裝置等組成。
5基于光伏輔助電源的鐵路區間設備供電系統模塊設計
5．1光伏輔助電源模塊設計分析（1）系統選型分布式光伏發電系統既具有獨立光伏發電系統獨立、儲能的特點，又能夠與電網供電相互補充，構成供電系統的雙重保護，對供電可靠性要求高的場合，可以作為輔助應急電源，解決因電網供電中斷或不穩定造成的電源中斷問題。鐵路區間閉塞設備具有點多線長，數量大、布局分散等特點，所以本項目光伏輔助電源系統的接入形式采用分布式系統，在每一個區間設備點設置一立的光伏發電系統，經過并網逆變后供給單點負載，在配電網出現故障時也可以靠光伏系統及儲能設備獨立對單點設備供電。（2）系統優化設計為了提升光伏系統的的效率和輔助電源穩定性，設計中應考慮以下問題：一是構建由信號輸入，計算單元，控制模塊和通訊模塊等部分組成的太陽雙軸全追蹤系統，提升光伏系統的光電轉換效率；二是進行鋼結構支撐的輕便牢固性優化設計，保證系統在惡劣環境的穩定性；三是采用合理的MPPT算法，提升光伏發電的可靠性；四是系統防護設計，設置安全工作模式，風雨天氣和夜晚能夠自動回復安全模式。
5．2配電網及光伏系統“H型”接入分析鐵路區間設備供電多已采取了主輔供電模式，為了降低改造成本，在加入光伏輔助電源時可不改變原有配電線路，僅通過光伏發電與原有配電網絡進行“H型”接入進行電氣控制切換。當原有配電網絡正常運行時，可由原網絡為區間設備供電，當原有主輔配電網絡均出現故障時可自動切換至光伏系統及儲能裝置供電。根據鐵路信號系統的要求，區間信號供電中斷時間不能超過0．15s，因此光伏電源與配電網絡電源切換時間應滿足其安全要求。（3）監控系統模塊設計為滿足鐵路區間設備供電高可靠性的要求，監測模塊包含對雙供電電源的監控和對“H型”接入控制的監控，實時反饋系統的運行狀態，保障供電系統的可靠性；輔助電源在原有配電網出現故障時應起到獨立供電的作用，因此其應具有儲能裝置，且應具有較足夠的能量儲備。將儲能裝置其作為監測模塊的備用供電，可實現故障狀態的記憶保護，即使在配電網和光伏系統均出現故障的情況下，依然可以通過備用電源完成故障記憶功能，實現鐵路區間設備供電的智能監測。
6結語
