摘要：地鐵屏蔽門電源主要由驅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 系統進行不間斷供電。基于此，文章結合某工程地鐵屏蔽門在線式UPS 的應用實例，對驅動電源系統、控制電源系統、在線式UPS 技術原理以及應用技術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 今后的應用提供借鑒和參考。

　　關鍵詞：地鐵屏蔽門;在線式UPS;驅動電源;控制電源

　　地鐵屏蔽門系統具有保護乘客安全、節約運營能耗、改善站臺候車環境的功能，為地鐵無人駕駛技術的實現創造了條件，近年來得到廣泛應用。供電系統作為屏蔽門系統最重要的組成部分，主要由驅動電源系統和控制電源系統組成。為了保證地鐵屏蔽系統能不間斷供電，地鐵屏蔽門電源系統必須具備高可靠性、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 和穩壓電源無法比擬的優點，技術性能強、可靠性高、易于維護和管理，使得它在地鐵屏蔽門電源系統中得到了廣泛應用。在線式UPS 在工作時，首先將市電轉化為直流電給UPS 電池充電，同時逆變器將此直流電逆變為交流電為負載供電，它逆變出來的電壓很穩定。逆變電路一直在工作，當停電時，在線式UPS 能在10 毫秒內啟動蓄電池組將存儲的電能轉化為交流電對負載供電，達到為屏蔽門系統不間斷供電的目的。

　　一、地鐵屏蔽門電源系統概述

　　地鐵屏蔽門供電系統主要由驅動電源系統、控制電源系統和站臺照明箱三部分組成。其中，驅動電源系統，功率一般為40-60KVA 左右，主要為地鐵站里屏蔽門的驅動馬達供電，其功率主要取決于地鐵站中屏蔽門的個數。控制電源系統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，屏蔽門供電系統還包括配電系統和照明系統，屏蔽門電源系統一般采用隔離變壓器。圖1 是屏蔽門供電系統的框圖。

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

　　二、在線式UPS 工作原理及技術簡介

　　在線式UPS 具有明顯的優點，目前在地鐵屏蔽門供電系統中正得到廣泛應用。圖2 是在線式UPS 系統結構框圖。市電電源經濾波器對來自電網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)直接經交流電旁路供電通道被饋送到UPS 的自動旁路開關上，經濾波器輸出至負載;(2)經充電器對UPS 機內的電池組進行充電，當供電中斷時，蓄電池能繼續維持UPS 的正常工作;(3)送到具有“輸入功率因數校正”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。

　　當逆變器啟動開關被按下后，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載進行供電。當市電停電時，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，并繼續對負載供電。

　　三、在線式UPS 的優點及使用時應注意的問題

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

　　圖2在線式UPS 系統結構框圖

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

　　我們在使用UPS 時應注意以下四個問題：(1)使用UPS 電源后，可不用再加交流穩壓器。如果一定要加的話，應將交流穩壓器加在UPS 的前級，即市電電源先經過交流穩壓器，再經UPS， 最后輸送到負載。(2)當UPS 帶負荷時，應避免頻繁開關逆變器，否則可能會損壞UPS 逆變器和靜態開關。(3)UPS 工作負載應適中，一般UPS 負載越小，可靠性越高。(4)環境溫度盡量控制在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)應適當對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，放電后再恢復市電對電池充電。

　　四、地鐵屏蔽門在線式UPS 應用方案(一)供電系統總體設計集成

　　地鐵屏蔽門供電系統設計如圖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、絕緣監測裝置、防雷裝置、DC/DC 轉換和饋線回路等構成。其中，整流充電設備選用高頻開關模塊式，充電模塊、DC/ DC 轉換采用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。主電源發生故障時，由電池組對地鐵屏蔽門的DCU 供電;交流電源恢復供電時，系統具有自啟動功能，保證交流電恢復時能自動恢復正常運行。

　　(二)整流設備和蓄電池選型

　　整流充電設備：采用高頻開關模塊，主要具有以下七個優點:(1)采用三相無源功率因數校正技術，模塊功率因數大于等于0.95;(2)充電模塊自帶RS485 接口，通過接口與監控模塊通信，從而實現遙信、遙測、遙控和遙調功能，同時充電模塊也可脫離監控裝置單獨工作;(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，模塊內部過熱保護及報警功能;(4)采用先進的軟開關技術，可以減小功率開關器件的開關損耗，轉換效率達90% 以上;(5)充電模塊間采用PWM 均流技術，使得模塊并聯運行時均流性能優異，并聯運行時保證最大電流不平衡度小于或等于±2.5%; (6)體積小，可節省地鐵屏蔽門設備室面積;(7)高頻開關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。

　　(三)各組成部件簡述

　　1.

　　電源自動切換裝置：當主電源故障時，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.

　　微機監控裝置：微機監控裝置主要監測系統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測裝置等。

　　3.

　　充電機：充電機將三相交流轉化為直流，正常工作時電池在浮充狀態。

　　4.

　　降壓硅鏈：降壓硅鏈串聯在電池組與直流母線之間。充電模塊輸出電壓經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.

　　絕緣監測裝置：用于實現直流母線及各支路正負極對地絕緣狀況的檢測，自動顯示正負極對地電壓和接地電阻值，在系統過壓、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

　　109

　　圖3地鐵屏蔽門供電系統設計

　　開關均選用高分斷能力的直流斷路器，并設有輔助的脫扣報警觸點。各饋線開關選用，考慮了上下級配合，保證直流側故障時各饋線支路既能可靠分斷而又不越級跳閘。為了顯示各饋線支路的通斷狀態，每個饋線支路均設置了狀態指示燈。

　　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成。

　　五、結語

　　綜上所述，本文對地鐵屏蔽門供電電源系統以及在線式UPS 的工作原理、優點和使用時應注意的事項進行了簡要介紹，并結合筆者多年的安裝、調試及維護工作經驗，對地鐵屏蔽門在線式UPS 應用技術方案進行了深入探討。地鐵屏蔽門供電線路長，設計時應考慮線路電壓降、兩次開機等待時間在1min 以上、優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 今后的應用提供一定的參考和借鑒。

　　參考文獻

　　[1] 梁永波.地鐵屏蔽門控制系統介紹[J].工程技術，2009，.

　　(19)

　　[2] 張國光.在線式UPS 的控制和保護技術[J].設備器件，2004，.

　　(19)

　　[3] 張杰.地鐵屏蔽門驅動系統的研究與探討[J].機電產品開發與創新，2009，.

　　(4)

　　[4] 陳海輝.地鐵屏蔽門的供電及保護設計[J].昆明理工大學學報，2004，.

　　(2)

　　[5] 陳海輝，胡躍明，熊建明.地鐵屏蔽門的直流驅動電源設計[J].華南理工大學學報，2002，(5).

　　[6] 黃毅，任昕.地鐵屏蔽門電源系統方案比較[J].現代城市軌道交通，2009，.