铁路通信技术研究论文提纲

论文题目：铁路通信电源设计

摘要：在如今的大工业时代,信息处理技术变得异常重要,通信电源在信息处理技术系统中扮演着重要的角色。稳定可靠的通信电源,是保证通信系统安全可靠运行的关键。由于通信电源直接与供电网相连,因而其性能优劣还会对电网产生重要的影响。铁路通信电源是指应用在铁路通信系统中的高频开关通信电源,主要应用于铁路通信段、铁路的中间站通信机械室等通信系统中。由于铁路系统的社会属性,稳定安全是铁路通信电源设计的前提;此外,根据通信网络等级及位置的差异,实现铁路通信系统集中监控管理,实现少人维护甚至无人值守,最终实现监视系统智能化。本文对铁路通信电源模块设计中的各个环节进行了研究,优化设计电源模块结构,提高电源的性能;设置数字化控制电路为集中监控系统提供各铁路通信电源模块的状态信息,使铁路通信系统更加智能化;设置软开关电路,减小电源模块的开关应力,保护电路器件并提高电源的效率。本文对铁路通信电源的各种拓扑和结构进行了研究和比较,初步确定了电源的各个主体环节:即由输入滤波电路、功率因数校正电路、DC/DC变换电路、控制电路、采样电路、驱动和保护电路等组成。首先展开对功率因数电路的研究,由于整流之后出现大量谐波,造成了输入电压、电流相位不同,选择有源功率因数校正（APFC）对整流后电压进行校正,并对其进行了建模仿真;针对APFC电路主开关管高频开关导致能量损耗的现象,本设计方案中提出一种新的无源无损网络,使电路开关管实现零电压零电流开关（ZVZCS）;并对缓冲网络进行了详细的分析;随后本文根据所设计的电源功率等级较大这个特点,采用移相全桥倍流整流电路的设计方式进行DC/DC变换,对所设计电路的原理进行了详细的分析;最后完成控制电路的选择,使控制系统不仅可以对功率电路进行控制,还可以为集中监控系统提供各个电源模块的状态信息,便于集中监控系统的智能化管理;另外本文还对其他电路如驱动电路、采样电路和输入滤波电路进行了设计。在完成铁路通信电路拓扑选型的基础上,本文分别对上述模型进行了电气参数计算,并对电路中各个主要元器件进行选型,为后续电路搭建奠定基础。为了验证电路结构的正确性,本设计在MATLAB SIMULINK仿真平台上分别对各个电路模块进行仿真验证,并对结果进行了分析;由于MATLABSIMULINK平台仿真波形过于理想化,本文中为了模拟实际工作中开关管开关过程的波形变化,在SABER中搭建了软开关部分的仿真模型,验证了所设计电路的可行性。

关键词：铁路通信电源;功率因数校正;软开关;DC/DC电路;控制电路;辅助电路

学科专业：电气工程

致谢

中文摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 铁路通信电源的意义及发展

1.2 铁路通信电源模块

1.3 本文的主要研究内容

2 功率因数校正电路设计

2.1 功率因数定义及意义

2.1.1 功率因数定义

2.1.2 功率因数与总谐波畸变

2.2 功率因数校正

2.2.1 功率因数校正基本原理

2.2.2 提高功率因数的主要方法

2.2.3 有源功率因数校正技术分类

2.3 功率因数校正方案

2.3.1 无源无损吸收主电路模型

2.3.2 无损吸收软开关电路特性

2.3.3 控制策略

2.4 APFC电路器件选型

2.4.1 整流滤波电路

2.4.2 有源功率因数校正电路

2.5 本章小结

3 直流变换电路设计

3.1 直流变换电路选型

3.1.1 DC/DC主电路选择

3.1.2 输出整流电路选择

3.2 直流变换电路方案

3.2.1 全桥倍流整流电路模型

3.2.2 全桥倍流整流电路特性

3.3 直流变换电路器件选型

3.3.1 高频变压器电路

3.3.2 移相全桥电路

3.3.3 输出整流电路

3.4 本章小结

4 控制及辅助电路设计

4.1 控制电路设计

4.2 采样电路设计

4.3 驱动电路设计

4.4 输入滤波电路设计

4.4.1 EMI滤波器介绍

4.4.2 无源EMI滤波器分析

4.4.3 EMI滤波器设计

4.5 本章小结

5 电路仿真及验证

5.1 APFC电路仿真及分析

5.2 直流变换电路仿真及分析

5.3 实验验证

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 论文总结

6.2 未来展望

参考文献

附录A