摘要：地鐵屏蔽門電源主要由驅(qū)動電源和控制電源兩部分組成，它們一般采用具有高可用性的模塊化UPS 系統(tǒng)進行不間斷供電�；�于此，文章結(jié)合某工程地鐵屏蔽門在線式UPS 的應(yīng)用實例，對驅(qū)動電源系統(tǒng)、控制電源系統(tǒng)、在線式UPS 技術(shù)原理以及應(yīng)用技術(shù)方案等方面進行了全面介紹和分析。希望通過本文，能對地鐵屏蔽門在線式UPS 今后的應(yīng)用提供借鑒和參考。

　　關(guān)鍵詞：地鐵屏蔽門;在線式UPS;驅(qū)動電源;控制電源

　　地鐵屏蔽門系統(tǒng)具有保護乘客安全、節(jié)約運營能耗、改善站臺候車環(huán)境的功能，為地鐵無人駕駛技術(shù)的實現(xiàn)創(chuàng)造了條件，近年來得到廣泛應(yīng)用。供電系統(tǒng)作為屏蔽門系統(tǒng)最重要的組成部分，主要由驅(qū)動電源系統(tǒng)和控制電源系統(tǒng)組成。為了保證地鐵屏蔽系統(tǒng)能不間斷供電，地鐵屏蔽門電源系統(tǒng)必須具備高可靠性、良好的可維護性和冗余的故障容限等特點。

　　由于在線式UPS 有著其他UPS 和穩(wěn)壓電源無法比擬的優(yōu)點，技術(shù)性能強、可靠性高、易于維護和管理，使得它在地鐵屏蔽門電源系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。在線式UPS 在工作時，首先將市電轉(zhuǎn)化為直流電給UPS 電池充電，同時逆變器將此直流電逆變?yōu)榻涣麟姙樨?fù)載供電，它逆變出來的電壓很穩(wěn)定。逆變電路一直在工作，當(dāng)停電時，在線式UPS 能在10 毫秒內(nèi)啟動蓄電池組將存儲的電能轉(zhuǎn)化為交流電對負(fù)載供電，達到為屏蔽門系統(tǒng)不間斷供電的目的。

　　一、地鐵屏蔽門電源系統(tǒng)概述

　　地鐵屏蔽門供電系統(tǒng)主要由驅(qū)動電源系統(tǒng)、控制電源系統(tǒng)和站臺照明箱三部分組成。其中，驅(qū)動電源系統(tǒng)，功率一般為40-60KVA 左右，主要為地鐵站里屏蔽門的驅(qū)動馬達供電，其功率主要取決于地鐵站中屏蔽門的個數(shù)�？刂齐娫聪到y(tǒng)容量大多只有幾百瓦到幾KVA，一般采用冗余的供電方式，電壓等級有24V/48V/110V 等。另外，屏蔽門供電系統(tǒng)還包括配電系統(tǒng)和照明系統(tǒng)，屏蔽門電源系統(tǒng)一般采用隔離變壓器。圖1 是屏蔽門供電系統(tǒng)的框圖。

　　圖1 屏蔽門供電系統(tǒng)中，驅(qū)動電源和控制電源均由高可靠性、模塊化的UPS 系統(tǒng)組成冗余不間斷供電系統(tǒng)。電源子系統(tǒng)采用具有高可靠性的組件，能降低系統(tǒng)故障概率;各部件采用模塊化設(shè)計，易于維護和管理;在線式UPS 系統(tǒng)體積小巧，智能化程度高，綠色高效。

　　二、在線式UPS 工作原理及技術(shù)簡介

　　在線式UPS 具有明顯的優(yōu)點，目前在地鐵屏蔽門供電系統(tǒng)中正得到廣泛應(yīng)用。圖2 是在線式UPS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。市電電源經(jīng)濾波器對來自電網(wǎng)的電磁干擾和射頻干擾進行衰減和抑制處理，然后分4 路控制后級電路的運行：(1)直接經(jīng)交流電旁路供電通道被饋送到UPS 的自動旁路開關(guān)上，經(jīng)濾波器輸出至負(fù)載;(2)經(jīng)充電器對UPS 機內(nèi)的電池組進行充電，當(dāng)供電中斷時，蓄電池能繼續(xù)維持UPS 的正常工作;(3)送到具有“輸入功率因數(shù)校正”控制特性的UPS 整流濾波器的輸入端;(4)向UPS 的鎖相同步電路輸送市電同步跟蹤信號。

　　當(dāng)逆變器啟動開關(guān)被按下后，UPS 的逆變器電源進入正常工作階段。正常工作時，整流器和濾波器將市電電源轉(zhuǎn)換成直流高壓電源V1 送到逆變器電源的直流總線輸入端。當(dāng)市電電源供電正常時，DC/ DC 直流變換器不工作，且不向逆變器提供任何能量，此時逆變器將直流電源V1 變成50Hz 正弦波電源VΦ，由逆變器電源對用戶負(fù)載進行供電。當(dāng)市電停電時，DC/DC 變換器立刻工作，此時蓄電池通過DC/ DC 直流變換器向逆變器提供能量，逆變器將直流電源V3 變成50Hz 正弦波電源VΦ，并繼續(xù)對負(fù)載供電。

　　三、在線式UPS 的優(yōu)點及使用時應(yīng)注意的問題

　　在線式UPS 采用最先進的高智能容錯UPS 和N+X 架構(gòu)設(shè)計，提高了系統(tǒng)容錯度，能滿足不斷變化的負(fù)載需求，且能按需擴容，具備最短系統(tǒng)修復(fù)時間能力的高可靠。UPS 逆變器能輸出高質(zhì)量正弦波電源，其在電氣特性方面具有電壓穩(wěn)定、頻率穩(wěn)

　　圖2在線式UPS 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

　　定、失真小、無干擾、不間斷五個顯著的優(yōu)勢，目前任何一種交流穩(wěn)壓電源輸出的電源能無法與之相比擬。

　　我們在使用UPS 時應(yīng)注意以下四個問題：(1)使用UPS 電源后，可不用再加交流穩(wěn)壓器。如果一定要加的話，應(yīng)將交流穩(wěn)壓器加在UPS 的前級，即市電電源先經(jīng)過交流穩(wěn)壓器，再經(jīng)UPS， 最后輸送到負(fù)載。(2)當(dāng)UPS 帶負(fù)荷時，應(yīng)避免頻繁開關(guān)逆變器，否則可能會損壞UPS 逆變器和靜態(tài)開關(guān)。(3)UPS 工作負(fù)載應(yīng)適中，一般UPS 負(fù)載越小，可靠性越高。(4)環(huán)境溫度盡量控制在20℃左右，若溫度過高，蓄電池的壽命會大大縮短;若溫度過低，蓄電池可釋放的容量則會大大減少。(5)應(yīng)適當(dāng)對UPS 進行放電，一般三個月一次，每次幾分鐘到十幾分鐘，從而保證電池的活性，放電后再恢復(fù)市電對電池充電。

　　四、地鐵屏蔽門在線式UPS 應(yīng)用方案(一)供電系統(tǒng)總體設(shè)計集成

　　地鐵屏蔽門供電系統(tǒng)設(shè)計如圖3 所示，主要由電源自動切換裝置、整流充電模塊、蓄電池、降壓硅鏈、絕緣監(jiān)測裝置、防雷裝置、DC/DC 轉(zhuǎn)換和饋線回路等構(gòu)成。其中，整流充電設(shè)備選用高頻開關(guān)模塊式，充電模塊、DC/ DC 轉(zhuǎn)換采用N + 1 冗余配置，地鐵屏蔽門的電池容量要求超過200 AH ，選用免維護鉛酸蓄電池。充電模塊一方面對蓄電池組進行浮充電，另一方面通過降壓硅鏈給地鐵屏蔽門供電。主電源發(fā)生故障時，由電池組對地鐵屏蔽門的DCU 供電;交流電源恢復(fù)供電時，系統(tǒng)具有自啟動功能，保證交流電恢復(fù)時能自動恢復(fù)正常運行。

　　(二)整流設(shè)備和蓄電池選型

　　整流充電設(shè)備：采用高頻開關(guān)模塊，主要具有以下七個優(yōu)點:(1)采用三相無源功率因數(shù)校正技術(shù)，模塊功率因數(shù)大于等于0.95;(2)充電模塊自帶RS485 接口，通過接口與監(jiān)控模塊通信，從而實現(xiàn)遙信、遙測、遙控和遙調(diào)功能，同時充電模塊也可脫離監(jiān)控裝置單獨工作;(3)模塊本身具有完善的保護及報警功能，包括交流輸入缺相、過壓、欠壓及直流輸出過壓、欠壓、過流，模塊內(nèi)部過熱保護及報警功能;(4)采用先進的軟開關(guān)技術(shù)，可以減小功率開關(guān)器件的開關(guān)損耗，轉(zhuǎn)換效率達90% 以上;(5)充電模塊間采用PWM 均流技術(shù)，使得模塊并聯(lián)運行時均流性能優(yōu)異，并聯(lián)運行時保證最大電流不平衡度小于或等于±2.5%; (6)體積小，可節(jié)省地鐵屏蔽門設(shè)備室面積;(7)高頻開關(guān)模塊和可控硅相控充電機的市場價格十分接近。

　　蓄電池：地鐵屏蔽門的電池容量經(jīng)過計算要求超過200AH， 因此本文選用免維護鉛酸蓄電池，其體積大，適合大容量直流系統(tǒng)。

　　(三)各組成部件簡述

　　1.

　　電源自動切換裝置：當(dāng)主電源故障時，電源自動切換裝置自動將主回路切換到備用電源，將備用電源投入。

　　2.

　　微機監(jiān)控裝置：微機監(jiān)控裝置主要監(jiān)測系統(tǒng)的電源自動切換裝置、充電裝置、蓄電池組、直流饋電單元、電池檢測儀和微機絕緣監(jiān)測裝置等。

　　3.

　　充電機：充電機將三相交流轉(zhuǎn)化為直流，正常工作時電池在浮充狀態(tài)。

　　4.

　　降壓硅鏈：降壓硅鏈串聯(lián)在電池組與直流母線之間。充電模塊輸出電壓經(jīng)降壓硅鏈降壓后便可輸出一個適合DCU 正常工作的直流電壓。

　　5.

　　絕緣監(jiān)測裝置：用于實現(xiàn)直流母線及各支路正負(fù)極對地絕緣狀況的檢測，自動顯示正負(fù)極對地電壓和接地電阻值，在系統(tǒng)過壓、欠壓、絕緣電阻過低時進行報警。

　　6.饋線回路：饋線回路采用單母線分段的方式。所有饋線

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　　圖3地鐵屏蔽門供電系統(tǒng)設(shè)計

　　開關(guān)均選用高分?jǐn)嗄芰Φ闹绷鲾嗦菲�，并設(shè)有輔助的脫扣報警觸點。各饋線開關(guān)選用，考慮了上下級配合，保證直流側(cè)故障時各饋線支路既能可靠分?jǐn)喽�又不越級跳閘。為了顯示各饋線支路的通斷狀態(tài)，每個饋線支路均設(shè)置了狀態(tài)指示燈。

　　7.蓄電池：蓄電池組由免維護鉛酸蓄電池、電池檢測儀和溫度補償采樣裝置構(gòu)成。

　　五、結(jié)語

　　綜上所述，本文對地鐵屏蔽門供電電源系統(tǒng)以及在線式UPS 的工作原理、優(yōu)點和使用時應(yīng)注意的事項進行了簡要介紹，并結(jié)合筆者多年的安裝、調(diào)試及維護工作經(jīng)驗，對地鐵屏蔽門在線式UPS 應(yīng)用技術(shù)方案進行了深入探討。地鐵屏蔽門供電線路長，設(shè)計時應(yīng)考慮線路電壓降、兩次開機等待時間在1min 以上、優(yōu)先采用高頻模塊電源等問題。希望通過本文，能給地鐵屏蔽門在線式UPS 今后的應(yīng)用提供一定的參考和借鑒。

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