铁路通信系统中高频开关电源原理及使用维护分析

铁路通信系统中高频开关电源原理及使用维护分析

余义彪

武汉高速铁路职业技能训练段湖北武汉430000

摘要：伴随当前铁路行车速度的持续提升，铁路行车安全逐渐成为社会关注的热点话题。铁路通信系统作为铁路行车安全的重要影响因素之一，能够为铁路的安全运行提供非常可靠的通信保障，这就要求需要我们为铁路通信系统提供可靠的动力系统。基于此，文章就铁路通信系统中高频开关电源原理及使用维护张详细论述。

关键词：铁路通信系统；高频开关电源；电源原理；使用维护

引言

在铁路通信系统中，电源系统有着非常高的重要性，高频开关电源更是其中的重要组成部分。高频开关电源不仅包括了主电路和控制电路，而且还有检测电路和辅助电源等多各组成部分，相互之间的协调工作实现了系统的多功能性、可靠性、稳定性。高频开关电源在铁路通信系统中的安全使用也成为整个铁路通信系统的高效、安全运行的重要保障。因此，在其使用过程中首先要清楚铁路通信系统中高频开关电源的工作原理，并且根据其工作特点采取科学、合理的维护措施，确保铁路通信系统中高频开关电源的稳定性。

1高频开关电源的工作原理概述

高频开关电源主要包括主电路和控制电路，而且还具备检测反馈电路、保护电路、辅助电源等等，其电源工作原理拓扑图如下图1所示。

图1电源工作原理拓扑图

电源工作原理如下：开关电源输入单相220V交流电，经过AC断路器和输入保险丝等保护元件后，进入到EMI滤波器中，这一功能是过滤交流电网上各种干扰谐波和杂讯，同时能够阻止电源内自生的各种谐波串入交流电网。

单相交流电源经桥式整流器整流为直流后，再经功率因素校正电路（PFCBoostConverter），经PFC控制器转换成高功率因素（PF>0.99），低失真因素（THD<5%）的要求，产生约400V的直流电压供给DC/DC转换器，同时为辅助电源电路提供能源，产生内部所有控制电路使用的工作电源。

接着400VDC经DC/DC电路产生一稳定的输出电压，此部分电路选择全桥串联谐振零电流切换技术，大约按照100Khz切换频率将直流400V切换成交流脉波；再经过高频变压器降压成为适当波幅的交流脉波。二次侧的交流脉波经整流二极管及输出滤波电路，能够得到的直流输出稳定在40V-62V。DC/DC转换器输出的直流电压经滤除共模噪声，然后经输出保险丝输出，提供给负载使用。

2高频通信开关电源系统的使用维护措施

2.1确保工作区清洁，优化设备检查工作

作为通信系统的高频开关电源属于一种较为精密的仪器，所以在高频开关电源的工作过程中，要求运作环境的整体清洁度是很高的。但是铁路通信系统的工作环境多为铁路车站工作区、区间荒郊基站，所以灰尘会难以避免，而大量灰尘沉积，会影响高频开关电源的散热性。因此，在高频开关电源的使用过程中，首先便需要保障工作环境的清洁，定期进行清洁工作，并且保持工作环境的干燥性。此外，还需要定期、不定期的对高频开关电源的设备进行检查，对高频开关电源工作中电压、温度、蓄电池以及电阻等参数进行检查，并对高频开关电源接头处是否存在漏液和松动的情况进行检查，确保高频开关电源使用中各个参数都处于合理的区间内。

对于开关电源日常维护巡检要注意以下几点：监控接口是否能正常显示设备信息；各指示灯是否正常；系统输出电压、电流是否正常；插接件是否紧固；设备连接母排及熔丝是否发热变色各传感器是否正常；模块风扇是否正常；蓄电池单体电压、内阻是否正常；蓄电池是否有漏液现象；防雷模块是否已被打坏或有发热现象。

2.2确保蓄电池组室温度正常

通过以上温度对蓄电池的影响分析，以及结合笔者自身工作经验发现，当蓄电池的温度超过了35℃时，将缩短其使用寿命，而且没上升10℃其寿命会缩短一半。而温度过低，在其充电期间会导致电池内部的压力增加，而且其电解液也会减少，大大减少电池的使用寿命。所以，在铁路系统的复杂环境下，在夏天和冬天都要根据蓄电池工作环境的变化，采用空调进行温度的调节，尽量使其保持在25℃的最佳工作温度。

2.3科学合理的使用电修工具

在高频开关电源系统的检修工作中，很多检修人员工作散漫，尤其是对于安全意识缺乏足够的重视。所以，需要加强检修人员的安全检修的教育培训，使用专用的绝缘工具，在检修工作中做好安全防护措施，保障人员安全和设备稳定。

（1）散热装置的维护

高频开关电源的散热装置类型以通信电源散热装置为主，散热风道主要包括风冷和自然冷却两种，是对外敞开的。所以，要注意散热装置安装时的通风口的位置，要根据铁路运行的环境，选择在相对空旷的位置设置通风口，保证良好的散热效果。而且，在系统的运行过程中还要定期对通风口进行清扫，防止过多灰尘的集聚导致散热失效，引发设备故障。

（2）新设备、新技术经试用后才可投入使用

在铁路通信系统中，由于其系统的整体性要求较高，往往牵一发而动全身，所以在新设备投入使用和新技术引进的时候要提前进行测试，保证其符合系统要求之后再投入使用。尤其是在铁路运输中，通信系统的稳定性关系到整个铁路运输系统的安全性，所以在新设备投入使用和新技术引进前要保证其安全性，保证铁路通信系统的可靠性和铁路通讯的畅通性。

2.4正确选择电池检测仪

随着铁路系统的完善和通信技术的不断发展，在很多站点开始采用无人值守系统，其主要由电池巡检仪在线检测装置担任电池的监控工作。虽然，电池巡检仪能够对电池的温度和是否故障进行在线检测，但是其功能毕竟有限，很多问题还难以解决。尤其是在电池组工作中，直流电的输出电流较小的时候，电池巡检仪在线检测装置就难以监测到电池容量不足等问题。所以，在电池的巡检和维护工作中，既需要借助电池巡检仪在线检测系统辅助完成部分监测工作，还要通过定时、定期的人工巡检来保证巡检结果的准确性和系统的稳定性。

2.5适当接入负载，开展均流调节

在铁路通信系统中，如果整流模块自动控制的时候，其运行状态完全由内部监控模块承担并且自动调节，如果一直正常工作就不需要人为干涉。但是当系统轻载的时候，就会出现模块电流过小的现象，甚至出现模块无输出的现象。所以当异常出现的时候，可以采取适当介入负载的措施，进行均流调节。

2.6纳入电源与环境监控系统，实时监控高频开关电源

为确保铁路通信系统中高频开关电源运作的安全、稳定，需及时就高频开关电源运作过程中出现的故障以及可能导致故障的隐患予以发现，采用实时监控系统对高频开关电源的运作进行监控，就高频开关电源中的蓄电池组实时状态、整流模块以及引入交流电等进行检测，及时发现整流模块出现的故障，并及时进行模块的更换，保障高频开关电源的整流模块一直都处于一个N+1的安全状态之下。在发现蓄电池组出现运作状态下降的情况时，及时对其进行更换，并且确保在交流停电后，蓄电池能够基于铁路通信系统的需求，满足规定的放电时间，确保铁路通信系统的整体稳定安全运行

3结语

在铁路通信系统中进行高频开关电源的应用，可以有效的提高铁路通信系统电源的可靠性以及安全性。而且在实际操作高频开关电源系统的过程中更为直观和简单，功能也更具多样性，能够有效保证铁路通信系统运行的稳定性、可靠性，确保铁路运营过程中信息传递能够畅通，为铁路运营安全奠定良好的基础。

参考文献：

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[3]张洁鸿.高频开关电源的设计探讨[J].企业技术开发，2015，34（21）：17+20.