开关电源与设计方案范例(3篇)
开关电源与设计方案范文
关键词：地铁；屏蔽门系统；安全装置；运营行驶；安全性；电源系统；供电方案；分析
中图分类号：U231+.3文献标识码：A
在城市地铁中，屏蔽门系统主要安装设置在城市地铁的展台边缘处，以实现地铁运行区域与站台公共区域的分离，并在列车到达或者是出发时借助屏蔽门系统的控制装置进行屏蔽门的自动开启和关闭控制，在地铁乘客提供一个更加安全舒适与安静的乘车环境。同时，屏蔽门还能够对于列车行驶过程中列车行驶区域与站台区域之间的气流交换进行有效的控制和减少，从而实现地铁运行中环控系统的能源消耗，提高地铁的运营行驶效益。最后，城市地铁的屏蔽门系统也是实现其运营行驶中的无人驾驶模式的重要技术支撑，在整个地铁的安全稳定以及高效运营行驶中有着非常重要的作用和影响。电源系统作为地铁屏蔽门运行实现的重要系统，其供电稳定性与可靠性直接影响着地铁屏蔽门系统运行的稳定性和可靠性，在地铁运营行驶中具有非常重要的作用影响，是地铁运营行驶与管理中严重和关注的重点内容，下文在对于地铁屏蔽门电源系统结构组成与设计要求分析基础上，对其供电方案进行对比分析，以保证地铁安全可靠运营行驶。
一、地铁屏蔽门电源系统的电源结构与要求分析
1、地铁屏蔽门电源系统主要结构分析
通常情况下，在地铁运营行驶中，地铁屏蔽门是一种由一级用电负荷并通过车站低压配电系统和双电源切换箱提供两路独立的三相交流输入电源实现地铁运行安全屏蔽与管理控制系统。地铁屏蔽门工作运行过程中，主要由车站低压配电系统通过双电源切换箱提供的独立三相交流电源进行运行供电支持，并且该电源系统中设置有一个主电源和备用电源，以对于地铁屏蔽门工作运行中所需要的电源能量进行自动切换与供给保障，满足地铁屏蔽门工作运行的电源需求。
地铁屏蔽门电源系统主要由两个结构部分组成，即驱动电源与控制电源，并且每个地铁屏蔽门结构在工作运行中所需要的电源要求也各不相同，其中，地铁屏蔽门的两侧站台所需要的电源大小为24kvA，而地铁屏蔽门的三侧站台所需要的电源大小为36kvA[1]。此外，地铁屏蔽门电源系统主要由双电源切换箱以及配电盘、不间断电源等设备结构组成，多设置在地铁屏蔽门的控制中心，并且在地铁屏蔽门工作运行过程中一旦发生交流停电情况，能够持续为地铁屏蔽门的工作运行提供一小时的电源供给，实现地铁屏蔽门双侧门5次开关保障，以满足地铁屏蔽门电源切换需求。
在地铁屏蔽门电源系统的两个结构电源中，驱动电源主要为地铁屏蔽门的门机驱动设备进行电源需求提供和满足，其电压大小一般为DC110V。在地铁工作运行过程中，由于地铁屏蔽门作为地铁运行的核心系统，不仅对于安全性以及可靠性的要求比较高，并且要求其控制管理开展与实施比较方便，因此，在进行地铁屏蔽门系统的电源供给中多通过UPS在线式热插拔供电，对于地铁屏蔽门系统的电源需求进行提供满足，保证地铁屏蔽门系统门机驱动设备的安全稳定工作运行。其次，地铁屏蔽门电源系统的控制电源结构部分，主要是针对屏蔽门系统控制结构部分进行运行所需要的电源提供和满足，其中包括地铁屏蔽门的主控机以及站台端头控制盒等控制设备，其电压大小多为DC24V以及DC110V[2]。通过上述两个结构部分，对于地铁屏蔽门工作运行中所需的电源大小进行提供和满足，以保证地铁屏蔽门的安全可靠工作运行。
2、地铁屏蔽门电源系统要求分析
结合地铁屏蔽门电源系统的两个电源结构及其主要功能作用，在实际工作运行中，实现屏蔽门门机设备供电支持的驱动电源结构部分，由于需要满足屏蔽门启动速度比较快、启动运行动作迅速等要求，在供电运行与支持过程中主要采用直流电机进行发电运行，因此进行屏蔽门电源系统的驱动电源设计时，就需要结合直流电机启动运行的特征需求，对于正常启动的地铁屏蔽门电源功率要控制在3KW至5KW之间，而地铁屏蔽门启动运行瞬间的电源需要达到8KW至40KW之间。此外，结合地铁屏蔽门系统运行需求，驱动电源的电压等级通常有110KV和48KV两种类型，驱动电源的单台电机功率要保证在80W至150W之间，并且该功率值还具有突出的不确定性。
其次，地铁屏蔽门电源系统的控制电源结构在供电运行中，一般要求供电电压为DC24V与DC110V两种等级类型。其中，DC24V电压等级的应用相对比较常见，它在实际供电运行中由于地铁屏蔽门的电源线路连接相对较长，因此，会在地铁屏蔽门控制电源安全回路中采用较高的直流电压，以进行地铁控制系统运行所需的电源提供和支持。最后，在地铁屏蔽门监控系统中通常会进行DC24V和AC220V两种供电电压等级设置，其中，用于地铁屏蔽门控制台运行支持的供电电压多以AC220V电源电压为主，以满足地铁控屏蔽门监控系统工作运行的电力需求。
二、地铁屏蔽门电源系统常用方案与比较
1、地铁屏蔽门电源系统的常见方案分析
结合地铁屏蔽门电源系统的设计应用实例，实际供电设计中主要以直流和交流两种供电方案为主，以对于地铁屏蔽门电源系统的供电需求进行设计和满足实现。
其中，地铁屏蔽门交流供电方案主要是以在线式UPS作为电源系统的核心结构，同时通过在地铁屏蔽门电源系统中配置AC/DC模块，以实现地铁屏蔽门工作运行中DC24V以及DC110V两种电压等级的电源提供和满足，保障地铁屏蔽门的安全可靠工作运行[3]。在地铁屏蔽门的实际工作运行中，电源系统的驱动电源结构部分主要为屏蔽门门机驱动设备进行稳定的交流电源提供，同时通过主备电源电机实现地铁屏蔽门主电源故障下的自动切换与运行供电保障，满足地铁屏蔽门门机驱动设备的电源需求。如下图1所示，为地铁屏蔽门电源系统交流供电方案的结构原理示意图。
图1地铁屏蔽门电源系统交流供电方案的结构原理示意图
需要注意的是，该地铁屏蔽门电源系统供电方案在实际设计应用中，首先对于UPS功率的选择确定，需要结合地铁屏蔽门开关时最大冲击负荷情况进行确定，此外，该中供电方案供电运行中，UPS输出的交流电源在通过ACD/DC模块进行输出电压值控制中，模块结构需要应用N+1模式进行设计实现，以满足电源供电与运行需求。
其次，地铁屏蔽门电源系统的直流供电方案在实际设计应用中，主要通过将直流电源作为电源系统供电的核心部分，同时进行DC/DC结构模块的设置，以为地铁屏蔽门工作运行提供DC24V电压等级的电源。也就是说，地铁屏蔽门系统在实际工作运行中，直流供电方案在进行屏蔽门工作运行所需电源提供和满足中，主要通过三相交流电源借助AC/DC模块进行DC110V电压电源提供，而AC/DC模块在进行电源电压转换提供过程中，一部分通过N+1备份形式，进行DC110V电压电源的提供满足，以保证地铁屏蔽门运行所需电源电压，另一部分在进行DC110V与DC24V两种电源电压的提供满足，并由DC24V电源电压借助DC/DC模块进行屏蔽门工作运行所需电源的提供和满足[4]。在实际供电运行中两部分模块之间主要使用晶闸管进行连接以避免放电情况发生，并且在电源系统的交流供电停止情况下，通过蓄电池为地铁屏蔽门系统运行所需的电源电压进行提供和满足。如下图2所示，为地铁屏蔽门电源系统直流供电方案的结构原理示意图。
图2地铁屏蔽门电源系统直流供电方案的结构原理示意图
2、地铁屏蔽门电源系统方案对比分析
在上述的两种地铁屏蔽门电源系统供电方案中，其中，交流供电方案在地铁屏蔽门系统供电运行支持中，如果交流供电方案设计中只备用设置了一个AC/DC模块，那么AC/DC模块出现两个以上的模块损坏情况时，就会导致驱动电源无法正常共工作运行，从而造成交流供电方案失败。此外，如果出现交流停电并且UPS逆变发生损坏，或者是交流电池出现损坏等，也会造成交流供电方案无法正常供电运行。而对于地铁屏蔽门电源系统的直流供电方案来讲，其供电运行中如果出现交流停电并且电池损坏，或者是电源电压的控制供电模块出现损坏等，也会造成直流供电方案无法正常供电运行。
针对这种情况，在进行上述两种地铁屏蔽门电源系统供电方案对比分析中，应注意从两种方案的故障消除方式以及供电备用的可靠性、供电运行经济性等方面，对于两种供电方案进行对比分析，以促进地铁屏蔽门电源系统供电设计可靠性提升，保证地铁屏蔽门系统的安全可靠工作运行。首先，在供电运行的故障及消除方式对比中，交流供电方案中容易发生故障问题突出结构主要有蓄电池组以及逆变、升压结构模块，解决故障主要依靠UPSN+1备份消除；而直流供电方案只存在电池组一个故障点，故障消除则是通过电池组备份方式实现[5]。其次，在两种供电方案备份的可靠性对比中，交流供电方案故障发生时，蓄电池组需要在升压以及逆变等结构作用下实现供电运行，而直流供电则直接通过蓄电池组进行供电运行。最后，两种供电方案的供电运行经济性对比中，结合地铁屏蔽门驱动运行负荷特征，交流供电需要在两级功率变换下实现供电满足，而直流供电方案只需要一级功率变换满足供电需求，经济性更加突出。
三、结束语
总之，电源系统作为地铁屏蔽门的重要系统，对于地铁的安全可靠运营行驶有着重要的作用和影响。进行地铁屏蔽门电源系统供电方案的对比分析，有利于提高地铁屏蔽门电源系统供电设计质量和水平，保证电源系统供电的可靠性和稳定性，从而对于地铁的安全可靠运营行驶进行保障，具有非常重要的积极作用和意义。
参考文献
[1]谭坚文，沈卫东，伍虹霖，王建立，杜明磊.电磁脉冲对方舱簧片屏蔽门耦合效应的数值分析[J].核电子学与探测技术.2013（10）.
[2]孙红印，张哲晨.浅谈地铁屏蔽门控制UPS系统的优化[J].城市建设理论研究（电子版）.2011（15）.
[3]杨昭，马锋，贾士红，余龙清.地铁新环控系统可行性分析及性能优化[J].天津大学学报.2012（3）.
开关电源与设计方案范文篇2
【关键词】DSP高频通信电源探讨
随着电力通信网络建设的全面铺开，各地方电力通信服务的领域也得到了快速扩展。从现实的角度来看，电力通信系统当中各环节的运作都脱离不开系统电源装置的电流供给，整个高频通信电源装置的性能至关重要。从以往高频通信电源的设计及其目前应用情况来看，将朝着高效率、高频化的通信电源系统研发方向发展。为此，需要将原有的通信电源装置进行改良设计，经研究可知，在DSP支撑下的高频通信电源装置的设计是在开关电源功率因数校正原理的基础上而来的，该电源开关的频率为100KHz。
1分析基于DSP的高频通信电源的可行性及其设计方案
1.1基于DSP的高频通信电源的可行性研究
近年来，凭借多项科技的发展，我国的通信网络运行更为高效，其中的各部分装置的性能也越来越优良。在具体执行通信系统操作的过程中，系统的电源特性优劣对于整个环境中的电流分流以及系统稳定都有一定的影响。在以往，普通的通信电源的应用使得通信网络的高效能运作受到了一定的阻碍。为了升级通信网络中的各项功能，便提出一种基于DSP的高频通信电源的设计方案，以供构建更加完善的通信系统的过程中实施。
DSP是数字信号处理器的缩写，它是一种用数值计算的方式来对信号进行加工的技术类型的装置。该装置是具备专用的计算机性能的一种芯片，DSP技术在实践领域中的应用范围较为广泛，且该装置的应用特性极佳。
1.2基于DSP的高频通信电源的设计方案分析
从具体情况来看，“小型高效”是电源系统装置发展的主流趋势，凭借先进的技术手段来实现高频化的电源设计，是当前乃至未来一段时间通信直流电源的发展方向。从整体情况来看，基于DSP的高频通信电源的设计方案的整个设计内容较为繁杂，但其核心就在于将数字信号处理器与整个电源系统相匹配，从而实现高效能、高频化的通信电源系统设计的目标。在DC/DC变换电路上所采用的是全桥移相控制的ZVS变换器，它作为电源装置的主变换电路。通过深入了解全桥移相控制变换器的工作原理，能够发现其存在全桥移相控制变换器副边占空比丢失的问题，因此，在DSP的支持下，将其结构进行适当的调整，即保留以往高频变压器原边串联的谐振电器装置的架构，并同时在滞后桥臂处增加辅助谐振网络的移相全桥的变换结构。这样一来，便可以实现超前臂与滞后臂开关管装置的零电压开关的设计，极大地改善了以往通信电源的性能。
2基于DSP的高频通信电源设计方案的实现
2.1在DSP支撑下的高频通信电源设计方案的实现
通过对集中常用的电源模块实施并联操作的测试可知，系统当中电流的自动均流状况都存在一定的问题，在此基础上，提出了一种将控制电路相结合的实用性平均电流自动均流电路的设计方案，这便解决了应用原有通信电源所产生的电流分流等现实问题，提升了电力能源的有效利用，以及维护了通信设备的安全、稳定运行管理。从实践操作过程来看，高效率是考核通信电源装置运作效能最关键的指标，对于高功率因数的通信开关电源而言，可以用两级电路组成的运作方式来实现高效率方案的设计，相对来讲，为了保证装置设计的经济性，小功率通信电源就无需进行此操作，并尽量降低通信系统中小功率期间的损耗。
2.2综述基于DSP的高频通信电源装置的优势
从以往的研究过程中可知，电源的控制已经从传统的模拟控制形态跨越至全数字化控制的阶段，这也是通信电源装置技术沿革的必然发展方向。之所以会设计一种基于DSP的高频通信电源装置，其原因在于这套智能化的控制系统能够模拟人脑的思维模式，提升通信电源装置在整个系统中的自适应等方面的性能，强化通信系统的运营服务质量。此外，鉴于DSP的体积较小，且系统升级便捷，如若在日后遇到硬件资源配置等问题，则也极容易快速调整，不会影响整体通信系统的有序运作，与此同时，基于数字信号处理技术的高频通信电源装置控制系统的可靠性较以往有所该善，这样一来，该设计方案具备较高的产业价值，会带动产业经济的发展。
3结束语
总而言之，通过分析高频通信电源及其相关技术的基本发展状况，能够了解到实际应用中对高频通信电源装置的需求，并以实践经验来探究更先进的高频通信电源。经研究分析以及实际运用可知，基于DSP的全数字控制下的高频化、高效率的新型通信开关式电源装置，能够辅助系统环境得到性能更稳定的直流电，而且，相比以往所采用的电源装置的形态而言，基于DSP的高频通信电源装置的体积更加小巧，但其为整个系统所输送的直流电量更充沛，可以满足系统应用的现实要求。
参考文献
[1]曾令燎，郭钟宁，贾雪奎等.基于DSP的高频高能脉冲电解电源设计[J].电加工与模具，2013，05（05）：35-36.
[2]刘敏，李永江，刘泽军.基于DSP的通信电源监控系统的设计[J].电源技术，2013，12（12）：2214-2216.
[3]曾敏，魏良红，马成等.基于DSP的高频逆变电阻点焊电源的研究[J].机械工程学报，2011，06（06）：82-85.
[4]刘敏，邓海丽，李永江.基于DSP的高频加热电源能量监控系统设计[J].电源技术，2013，09（09）：1684-1685.
作者简介
胡诚（1982-），男，湖北省咸宁市人。大学本科学历。现为国网鄂州供电公司工程师，从事电力系统通信运行检修工作。
作者单位
1.国网鄂州供电公司湖北省鄂州市436000
开关电源与设计方案范文
关键词：住宅小区、供电方案设计、备用电源
住宅小区供电方案设计初期，应与建设方或当地供电部门了解项目供电方案的相关信息，经了解，当地供电局不要求专变与公变分开，即专用电与公用电可合用变压器设于同一间配电房内；本项目采用两路独立10kV高压电源供电，每路高压最大容量不宜大于10000kVA，需在南面高压进线位置设置10kV开闭所，各台变压器由开闭所放射式供电；每台变压器最大容量不大于1000kVA，且低压供电半径为曲线距离250米；变配电房净高（结构梁下）不小于4.2米（包括电缆沟深度），建议电房内降板0.8～1米，后期设置双层板。
1.负荷计算：
本工程总建筑面积577824M2，其中住宅410815M2，公建167009M2。公建包括幼儿园、商业及剧场、综合楼、地下车库等。共分三期开发（各期之间间隔很接近）。三期包含的单体建筑范围如下：
1、一期：综合楼、主出入口、1#至10#住宅楼；
2、二期：剧场、幼儿园、11#至14#住宅楼；
3、三期：垃圾转运站、15#至26#住宅楼
由于各期方案户型、户数及建筑面积等基本确定，负荷计算时用电负荷均按实际用电进行计算。根据小区总布置图、各建筑功能及分期现况，拟在一期设置B1～B3三座变电所；在二期设置B4～B5二座变电所；在三期设置B6～B9四座变电所；10kV开闭所设于南面靠地下室外墙且项目中心位置（5栋地下室）；其中B1变电所负荷计算表详见下表一。
经计算，一期总用电容量为5090kVA，二期总用电容量为2860kVA，三期总用电容量为5800kVA。项目总用电容量为13750kVA，可采用两路10kV高压供电，每路负荷容量约为7000kVA。
2、电源状况：
与甲方及当地供电局沟通得知，附近市政110KV变电站：双渠桥变（距离3.6公里左右，容量2*40MVA）和兴庆变（距离7公里左右，容量50+63MVA），本项目地块南面宝湖西路上现有3台市政供电环网柜：宝湖西路1#柜、2#柜和3#柜，分别距离本项目拟建开闭所1公里、1.5公里、2公里左右。此三台环网柜10KV供电来自110KV双渠桥变不同母线。兴庆变由于铁路阻挡，目前暂无至本区域的通道路由。具体接入的10KV供电点需待正式用电报装时才能确定。
关于用电指标，当地供电局无明文规定可按常规设计，供电局一般在正式用电报装批复文件中，对于开闭所和变电所层高有4.2米净高的要求。
3、供电方案：
本工程设10kV高压开闭所一座，位于5#楼地下室内。开闭所内采用KYN28型开关柜，采用放射式为各分变电所供电。项目范围内共设9个（B1～B9）分变电所，全部安装于地下室。变压器总安装容量为13750KVA，计算负荷为11069KVA。
10KV开闭站引入市政两路10kV电源，采用单母线分段方式运行，设母联开关；平时两段母线同时分列运行，两路电源同时工作，互为备用。当一路电源故障时，通过手/自操作联络开关，另一路电源负担全部一、二级重要负荷。高压主进开关与联络开关之间设电气连锁，任何情况下只能合其中的两个开关。
按照当地供电局要求，本项目10KV开闭所采用真空断路器，操作电源采用直流操作方式；各分变电所采用环网柜（负荷开关+熔断器），变压器均采用干式变压器；10KV开闭所至各分变电所的配电采用10KV双回路放射式配电。
低压采用单母线分段方式运行，设母联开关，平时两段母线同时分列运行，两路电源同时工作，互为备用。等一路电源故障或检修时，通过手/自动操作联络开关，另一路电源负担全部供电范围内一、二级重要负荷。低压主进开关与联络开关之间设电气连锁，任何情况下只能合其中的两个开关。
4、供电范围划分：
各配电房分布及供电范围如下表二：
5、负荷等级划分及供电要求：
1）、一级负荷：1甲等剧场的舞台照明、贵宾室、演员化妆室、舞台机械设备、电声设备、电视转播用电，以及消防设备用电等；219层及以上高层住宅的电梯、排污泵、生活水泵、走道楼梯照明的用电，以及消防设备用电；3大型商场的备用照明用电，以及消防设备用电；4I类汽车库（>300辆）消防设备、机械停车设备的用电；5大型小区的安防、通信、消防、管理等系统用电。
2）、二级负荷：1大型商场的自动扶梯、空调用电；2中型商场的备用照明用电，以及消防设备用电；3综合楼的消防设备用电；410～18层高层住宅的电梯、排污泵、生活水泵、走道楼梯照明的用电，以及消防设备用电；5II、III类汽车库（分别为151～300辆、51～150辆）消防设备的用电；6中型小区的安防、通信、消防、管理等系统用电；7小区生活水泵房、采暖锅炉房、换热站的用电；8甲等剧场的观众厅照明、空调机房及锅炉房电力和照明用电。
3）、三级负荷：不属于一、二级负荷的其他用电负荷。
本工程一级负荷采用双路电源末端切换供电，二级负荷采用双路电源在适当位置切换供点，三级负荷为单电源供电。
10KV供电采用梯级式金属桥架敷设；低压电缆穿钢管或封闭式阻燃型金属桥架敷设，金属桥架中间加隔板。
6、备用电源说明：
从目前市政供电状况的调查情况来看，本项目可满足从市政供电网络引入两路互相独立的10KV电源，两路10KV供电电源引自附近市政110KV双渠桥变不同的母线。
当地供电局认为目前该地区供电情况无法与发达地区进行比较，根据当地经济水平及电力设施实际情况，认可引自同一个110kV区域变电站不同主变即为双独立电源。
本项目10KV开闭所及各分变电所的供电均采用单母线分段运行方式，从技术上大大提高了供电可靠性。据调查了解，当地供电局对于新建住宅楼盘均批复采用两路10KV供电，当地新建住宅楼盘和近两年已建大型公建项目均采用双回路10KV供电，但双回路10KV电源大多引自同一区域110KV变电站的不同主变。
根据以上情况，本项目不另设柴油发电机作为备用电源。
7、结语
在住宅小区供电方案设计中，需要了解项目的各项市政资料，以及建设方的要求，项目分期情况等，通过计算合理规划供电方案。设计时应具有前瞻性、灵活性。通过以上计算得出，本小区总的变压器装机密度约为23.8VA/m2，根据项目具体情况合理设置变电所位置，以减少供电线路长度及线路损耗，达到节能环保要求。
参考文献
