铁路信号智能电源屏41PPT课件
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Q：PFC、PWM的含义是什么？
23
开关电源稳压原理图
交流输入
10
三相调压器原理图
单相调压器原理图
11
二、铁磁谐振稳压
12
铁磁谐振稳压
磁饱和稳压器、参数式稳压器、恒压稳压器等都采取 铁磁谐振式进行稳压，它是利用电磁原理进行稳压的 一种方式。即由非线性电感与电容组成串连或并联电 路，通过改变外加电压使得电路达到谐振，一旦电路 谐振后，线圈的铁芯就处于深度饱和状态，对外电压 的变化十分“迟钝”，可利用这种特性进行稳压。这 种谐振称为铁磁谐振。
17
微电子补偿式稳压的特点
它的优点是成本低、可靠性高、单机容量大、效率高， 缺点是响应慢、不能连续稳压、自身带来电源扰动。
18
微电子补偿式稳压
19
微电子补偿式稳压
Uo Ui
U0＝Ui＋U感应
20
微电子补偿式稳压
Uo＝Ui＋U11＋U22＋U33
21
四、开关电源稳压
22
开关电源稳压
高频开关电源稳压采用整流技术、逆变技术、PFC（功 率因数校正）、PWM（脉宽调制）变换技术、电子锁相 技术、DSP等技术使电源完成交流-直流-交流的变换过 程。由于其有交流-直流的变换过程，所以其输出电源 不受输入电网的波动、突变等的影响，输出稳定可靠， 成为信号智能电源屏的主流稳压方式。此方案是目前 智能电源屏稳压的主流方案。
8
一、机械调压型稳压
9
机械调压型稳压
机械调压型稳压、感应调压器稳压、自动补偿稳压器 机械调压型稳压方式在我国铁路信号市场占据了较长时间，其
稳压方案主要是以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的绕组滑动 面上移动，以改变Vo对Vi的比值，以实现输出电压的调整和稳 定。 它的优点是结构简单，造价低，输出波形与输入波形一致。 缺点是碳刷移动接点易产生电火花，造成电刷损坏以致烧毁而 失效；电压调整速度慢，故障率高。此方案已逐步淡出市场。 改进方法： 1、将滑动摩擦改为滚动摩擦； 2、增加滑动接触点的接触面 3、无触点化
16
微电子补偿式稳压
稳压原理是在相线中串入升降压变压器，由智能单元在 模块输出端采样输出电压，判断输出电压是否超出设定 电压范围。如果输出电压低于设定电压，将适当的变压 器同相开关打开。这样就可以在变压器的次级得到适当 的与输入电源同相位的电压叠加于相电压上，从而提升 输出电压；如果输出电压高于设定电压，将适当的变压 器反向开关打开，这样就可以在变压器的次级得到适当 的与输入电源相位相反的电压叠加于相电压上，从而降 低输出电压。其中要求每个变压器均可以正向或反向接 入或断开变压器的输入。
13
铁磁谐振稳压－特点
1．稳定电压范围宽—即使电网电压变化达±30%时，恒压器 的输出电压变化不大于±2~3%；能适应供电条件极差的地 区使用，保证设备的安全运行；
２．输出的短路保护—在输出端出现超载或短路时，输出端 电压会自动急剧下降，当输出短路时,输出电压会降至近 似"0"，当短路消除，电压又会自动恢复正常，能起到保 护设备的作用，免除因线路或设备短路时造成的严重损坏；
6
稳压原理
第三代产品： 自上世纪90年代末，铁路开始大量使用国际
上先进的信号设备产品，第三代电源屏铁路信号 智能电源屏开始采用高频逆变开关电源模块、微 电子补偿式（无触点自动补偿稳压器）为信号设 备提供供电电源；
铁路信号智能电源屏，是具有实时监测、报 警、记录和故障定位功能的供电设备。为铁路、 城市轨道交通系统的信号设备提供稳定可靠的交、 直流电源。
4
IN220VA C
IN220VA C
供电原理
OUT220VA C
OUT24VD C
5
稳压原理
第二代产品： 自上世纪80年代开始，一些先进的铁路信号设
备开始陆续投入使用，第二代信号电源屏开始采用 自动补偿稳压器（机械调压型稳压、感应调压器式 稳压器）、铁磁谐振稳压（磁饱和稳压器、恒压变 压器、参数稳压器）来满足信号设备的要求； 特点： 1、稳压精度较高 2、响应速度较慢
３．抗干扰能力强—有超强的抗电网尖峰、浪涌的能力，甚 至于一般的边缘雷击都能承受。尖峰、浪涌和经输电线传 入的雷电干扰约几千伏，恒压器有能力将其滤去，不让干 扰的高电压传至输出端，从而保护设备免遭损坏；
4、噪音大、损耗大、温升高、谐振电容需要频繁更换等
14
铁磁谐振稳压
Vl Vi
Vo Vc
15
三、微电子补偿式稳压
第二章 铁路信号智能电源屏工作原理 第一节 系统工作原理 第二节 两路切换原理 第三节 稳压原理 第四节 监测原理 第五节 防雷原理
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Hale Waihona Puke Baidu
第三节 稳压原理 一、机械调压型稳压 二、铁磁谐振稳压 三、微电子补偿式稳压 四、开关电源稳压
Q:有几种稳压方式？
2
稳压原理
随着铁路建设的迅猛发展、科技的进步以及铁路信 号先进设备的应用，铁路信号设备对供电质量的稳定、 安全、可靠性提出了更高的要求。 e.g. TTL Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑(电 路) EMC Electro Magnetic Compatibility, 电磁兼容性
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稳压原理
输入电源通过切换后，将作为模块的输入电源，通过模块净化 后，直接给负载供电。 模块配电难点在于模块间的切换。铁标要求主备模块切换时间 不大于150ms 模块输出配电有直接供电、直流均流输出和交流热备输出等类 型。 智能电源模块一般都具有稳压功能。根据原理的不同，稳压方 式主要有如下四种方式：自动补偿稳压器（机械调压型稳压、 感应调压器式稳压器）、铁磁谐振稳压（磁饱和稳压器、恒压 变压器、参数稳压器）、微电子补偿式（无触点自动补偿稳压 器）稳压及开关电源稳压（PFC）。
目前铁路电网供电质量不高，电源屏作为为设备供 电的设备，要求能起到稳压的作用，以满足信号设备的 发展要求；
3
稳压原理
信号电源屏目前从技术上来分来已经发展到第三代产品： 第一代产品： 信号电源屏最早在我国铁路上出现是在上世纪60年代。
传统的第一代电源屏一般都采用工频变压器加相控整流器 来完成电气隔离和电压变换任务。 特点： 1、系统大而笨重，效率和功率因数很低。 2、简单实用，能够满足当时的设备供电要求； 3、技术指标低
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开关电源稳压原理图
交流输入
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三相调压器原理图
单相调压器原理图
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二、铁磁谐振稳压
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铁磁谐振稳压
磁饱和稳压器、参数式稳压器、恒压稳压器等都采取 铁磁谐振式进行稳压，它是利用电磁原理进行稳压的 一种方式。即由非线性电感与电容组成串连或并联电 路，通过改变外加电压使得电路达到谐振，一旦电路 谐振后，线圈的铁芯就处于深度饱和状态，对外电压 的变化十分“迟钝”，可利用这种特性进行稳压。这 种谐振称为铁磁谐振。
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微电子补偿式稳压的特点
它的优点是成本低、可靠性高、单机容量大、效率高， 缺点是响应慢、不能连续稳压、自身带来电源扰动。
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微电子补偿式稳压
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微电子补偿式稳压
Uo Ui
U0＝Ui＋U感应
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微电子补偿式稳压
Uo＝Ui＋U11＋U22＋U33
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四、开关电源稳压
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开关电源稳压
高频开关电源稳压采用整流技术、逆变技术、PFC（功 率因数校正）、PWM（脉宽调制）变换技术、电子锁相 技术、DSP等技术使电源完成交流-直流-交流的变换过 程。由于其有交流-直流的变换过程，所以其输出电源 不受输入电网的波动、突变等的影响，输出稳定可靠， 成为信号智能电源屏的主流稳压方式。此方案是目前 智能电源屏稳压的主流方案。
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一、机械调压型稳压
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机械调压型稳压
机械调压型稳压、感应调压器稳压、自动补偿稳压器 机械调压型稳压方式在我国铁路信号市场占据了较长时间，其
稳压方案主要是以伺服电机带动炭刷在自耦变压器的绕组滑动 面上移动，以改变Vo对Vi的比值，以实现输出电压的调整和稳 定。 它的优点是结构简单，造价低，输出波形与输入波形一致。 缺点是碳刷移动接点易产生电火花，造成电刷损坏以致烧毁而 失效；电压调整速度慢，故障率高。此方案已逐步淡出市场。 改进方法： 1、将滑动摩擦改为滚动摩擦； 2、增加滑动接触点的接触面 3、无触点化
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微电子补偿式稳压
稳压原理是在相线中串入升降压变压器，由智能单元在 模块输出端采样输出电压，判断输出电压是否超出设定 电压范围。如果输出电压低于设定电压，将适当的变压 器同相开关打开。这样就可以在变压器的次级得到适当 的与输入电源同相位的电压叠加于相电压上，从而提升 输出电压；如果输出电压高于设定电压，将适当的变压 器反向开关打开，这样就可以在变压器的次级得到适当 的与输入电源相位相反的电压叠加于相电压上，从而降 低输出电压。其中要求每个变压器均可以正向或反向接 入或断开变压器的输入。
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铁磁谐振稳压－特点
1．稳定电压范围宽—即使电网电压变化达±30%时，恒压器 的输出电压变化不大于±2~3%；能适应供电条件极差的地 区使用，保证设备的安全运行；
２．输出的短路保护—在输出端出现超载或短路时，输出端 电压会自动急剧下降，当输出短路时,输出电压会降至近 似"0"，当短路消除，电压又会自动恢复正常，能起到保 护设备的作用，免除因线路或设备短路时造成的严重损坏；
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稳压原理
第三代产品： 自上世纪90年代末，铁路开始大量使用国际
上先进的信号设备产品，第三代电源屏铁路信号 智能电源屏开始采用高频逆变开关电源模块、微 电子补偿式（无触点自动补偿稳压器）为信号设 备提供供电电源；
铁路信号智能电源屏，是具有实时监测、报 警、记录和故障定位功能的供电设备。为铁路、 城市轨道交通系统的信号设备提供稳定可靠的交、 直流电源。
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IN220VA C
IN220VA C
供电原理
OUT220VA C
OUT24VD C
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稳压原理
第二代产品： 自上世纪80年代开始，一些先进的铁路信号设
备开始陆续投入使用，第二代信号电源屏开始采用 自动补偿稳压器（机械调压型稳压、感应调压器式 稳压器）、铁磁谐振稳压（磁饱和稳压器、恒压变 压器、参数稳压器）来满足信号设备的要求； 特点： 1、稳压精度较高 2、响应速度较慢
３．抗干扰能力强—有超强的抗电网尖峰、浪涌的能力，甚 至于一般的边缘雷击都能承受。尖峰、浪涌和经输电线传 入的雷电干扰约几千伏，恒压器有能力将其滤去，不让干 扰的高电压传至输出端，从而保护设备免遭损坏；
4、噪音大、损耗大、温升高、谐振电容需要频繁更换等
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铁磁谐振稳压
Vl Vi
Vo Vc
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三、微电子补偿式稳压
第二章 铁路信号智能电源屏工作原理 第一节 系统工作原理 第二节 两路切换原理 第三节 稳压原理 第四节 监测原理 第五节 防雷原理
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Hale Waihona Puke Baidu
第三节 稳压原理 一、机械调压型稳压 二、铁磁谐振稳压 三、微电子补偿式稳压 四、开关电源稳压
Q:有几种稳压方式？
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稳压原理
随着铁路建设的迅猛发展、科技的进步以及铁路信 号先进设备的应用，铁路信号设备对供电质量的稳定、 安全、可靠性提出了更高的要求。 e.g. TTL Transistor-Transistor Logic 晶体管-晶体管逻辑(电 路) EMC Electro Magnetic Compatibility, 电磁兼容性
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稳压原理
输入电源通过切换后，将作为模块的输入电源，通过模块净化 后，直接给负载供电。 模块配电难点在于模块间的切换。铁标要求主备模块切换时间 不大于150ms 模块输出配电有直接供电、直流均流输出和交流热备输出等类 型。 智能电源模块一般都具有稳压功能。根据原理的不同，稳压方 式主要有如下四种方式：自动补偿稳压器（机械调压型稳压、 感应调压器式稳压器）、铁磁谐振稳压（磁饱和稳压器、恒压 变压器、参数稳压器）、微电子补偿式（无触点自动补偿稳压 器）稳压及开关电源稳压（PFC）。
目前铁路电网供电质量不高，电源屏作为为设备供 电的设备，要求能起到稳压的作用，以满足信号设备的 发展要求；
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稳压原理
信号电源屏目前从技术上来分来已经发展到第三代产品： 第一代产品： 信号电源屏最早在我国铁路上出现是在上世纪60年代。
传统的第一代电源屏一般都采用工频变压器加相控整流器 来完成电气隔离和电压变换任务。 特点： 1、系统大而笨重，效率和功率因数很低。 2、简单实用，能够满足当时的设备供电要求； 3、技术指标低