铁道信号不间断供电系统优化开题报告

文献综述

研究背景

    不间断供电系统也称UPS，是铁路信号电源中的子系统，它连接到铁路电池和主计算机，然后通过铁路信号主单元的模块将电流转换成供电系统设备。 UPS在铁路信号电源子系统中的主要功能是为了提供铁路信号设备与机柜之间的连接，保证电源的稳定、安全和不间断。当铁路信号电源输入显示数据正常时，UPS应及时调节电源，确保负载运行，使电池可以充电；当铁路信号电源出现故障或出现问题时，UPS可立即释放电池中的直流电。转换为负载形式为铁路信号电源提供电力，从而确保铁路硬件和软件不受故障影响。

研究意义

当前，UPS是在我国铁道系统普遍运用，高速铁路的所有站的信号功率屏幕是前置UPS应用，作为外部电网问题的解决方案，UPS作为这些系统方案中的串联链路的作用非常关键。一旦UPS不能正常工作，后果将非常严重。其管辖范围内的铁路信号设备因停电无法工作，整个系统处于瘫痪状态。因此，UPS是高速铁路信号设备电源系统的核心，其作用不受限制，尤其是其供电质量及其供电，其自身的可靠性将起到决定性作用，整个系统能够正常工作。由于UPS的作用如此突出，重要的是要注意其整体配置，因为它不仅可以确定整个系统的可靠性，还可以确定系统的可维护性，而且它也是不可能忽略的核心因素。鉴于目前高速铁路供电设备短缺，为了提高系统质量，有必要合理优化铁路信号供电。

国内外研究现状

   UPS 维护系统主要研究大容量阀控铅酸蓄电池监测技术，维护系统的拓扑结构和控制方法。目前还没有针对铁路系统的特点开发出的在线式维护系统。电池监测技术中，对大容量蓄电池剩余容量的准确计算，蓄电池健康状态的预测，都是目前研究的热点。本文的设计涉及到UPS的核心设备逆变器的研究，维护系统结构和控制中，主要解决正常供电过程和维护过程切换时的无间断转换问题。逆变器的性能指标包括输出波形质量、逆变效率、可靠性指标、电磁干扰及电磁兼容能、功率密度等。与模拟控制相比，逆变电源采用数字化控制具有以下优势：温度漂移小，抗干扰能力强，可靠性高， 稳定性好；数字部件结构牢固，体积小，重量轻，耗能少，易于标准化；控制策略录活，可以方便实现许多复杂的算法，提高控制性能；功率电路控制更精确，提高工作效率；提高了信息存把、监控、诊断能力，使系统更趋于智能化， 系统维护方便。主要的研究方面如下：

(1) 阀控铅酸蓄电池监测技术

蓄电池剩余容量和理论容量的比值称为SOC(State Of Charge,蓄电池荷电状态)，通过SOC 可以计算蓄电池剩余容量数值，从而判断蓄电池电量存储能力。国内外研究中常用的计算剩余容量的方法主要有放电实验法、安时积分法、开路电压法、内阻法等。其中内阻法是一种能够较为准确地计算出蓄电池剩余容量的方法，它又分为直流测量法和交流测量法。近些年，随着理论算法的发展和应用，学者和研究人员又提出了一些更为准确测量剩余容量的计算方法，比如通过电压电量曲线拟合方法估计充放电过程中电量的变化趋势，基于蓄电池经验模型和等效电路模型的内阻路端电压法，利用3 层BP 神经网络模型对蓄电池容量的计算，用卡尔曼滤波器对已建立的阀控铅酸蓄电池状态方程和观测方程进行蓄电池荷电状态的最小方差估计。

(2) 在线维护系统结构和控制方法

目前，维护小容量(1kVA 以下)UPS 蓄电池的方法主要是通过智能电池监测器直接对蓄电池的电压、电流、温度、电量等数值进行测量，由补偿算法计算出剩余电量值之后，通过单片机控制维护系统的继电器断开放电回路，完成放电维护，但无法进行在线式、不脱离UPS 和负载组成系统的维护工作。台湾群菱公司开发的BDCT5000 型UPS监测维护管理系统运用电流源模拟充放电电池组的曲线数据，完成了对单体和群组蓄电池进行剩余容量的预测；2009 年，中国卫星海上测控部提出了一种以AVR 系列单片机为核心，采用分散测量集中控制的方法，进行单体UPS 各参数测量，对UPS 进行简单维护；2010 年，兰州大学运用单片机控制继电器作为系统开关电路，CS5460 结合电流电压传感器作为采集电路，研制出一种用于小功率UPS 的维护设备。

••二、^范文提纲

引言

第1章 铁道信号不间断供电系统综述

1.1不间断供电系统功能

1.2不间断供电系统分类及主要组成部分

1.2.1不间断供电系统分类

1.2.1不间断供电系统主要组成部分

第2章 不间断供电系统工作原理

2.1在线式UPS 工作原理

2.2后备式UPS 工作原理

2.3在线互动UPS工作原理

第3章 不间断供电系统优化常规方案

3.1 UPS并机(1+l)供电系统

3.1.1 UPS 电源装置

3.1.2智能配电柜

3.1.3蓄电池

3.1.4智能控制单元

3.1.5就地配电柜

3.1.6方案特点

3.2 UPS 冗余式双总线输出型供电系统

第4章 多路UPS在线维护系统设计

4.1 多路UPS 在线维护系统的外接原理

4.2 维护系统功能介绍

4.3维护系统运行原理

第5章 结论

参考文献

致谢

三、参考文献

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