一种高功率因数多特征高压脉冲发送器

技术领域

本发明涉及高压脉冲发送器技术领域，具体为一种高功率因数多特征高压脉冲发送器。

背景技术

高压脉冲轨道电路是目前铁路上应用较为广泛的一种轨道电路制式，多用于站内轨道分路不良区段。其利用送端高压脉冲发送器，产生周期性高压脉冲信号送至钢轨，当机车轮对压在钢轨表面时，高压脉冲信号可将钢轨表面的锈层或其他不良导电物击穿导通并被机车轮对旁路，接收端设备根据接收到的高压脉冲信号的频率及电压大小来实现轨道占用空闲状态的输出表示。

目前各类高压脉冲轨道电路所应用的高压脉冲发送器仅在功能上实现了高压脉冲信号的周期性发送，但因其功能设计简单，仅通过变压器升压及整流后直接对脉冲电容进行充电，存在内部脉冲电容充电瞬间产生电流浪涌，工作峰值电流高，功率因数低，对供电线路产生大量谐波干扰的同时，需要额外配置容量较高的电源屏模块，造成设计成本增加等等问题。除此以外，高压脉冲发送器用于室内或室外等不同工作场景，现场可能无法提供稳定的工频工作电源，现有高压脉冲发送器输出脉冲信号电压受输入电压影响大，波动范围较大，不利于信号的标准化调整。

发明内容

鉴于上述的缺点与不足，本发明提供一种高功率因数多特征高压脉冲发送器，有效的解决以往高压脉冲发送器工作功率因数低，工作峰值电流高影响供电质量以及输出脉冲信号不稳定等问题；包括：防雷变压器、整流单元、信号输出单元、控制单元、调整单元和报警单元，所述整流单元包括信号整流电路和整流稳压电路，信号整流电路和整流稳压电路分别与防雷变压器的高压端和低压端连接，信号输出单元输入端连接信号整流电路，输出端连接负载装置；整流稳压电路输出端连接至调整单元和控制单元，调整单元将工作参数传输给控制单元，控制单元接收信号输出单元传回的数据并对报警单元和信号输出单元输出控制信号控制脉冲发送器的报警、充电和放电。

所述工作参数包括脉冲释放频率和电压。

所述信号输出单元包括：PFC电路、开关电源电路和脉冲电容器，所述PFC电路输入端连接信号整流电路，输出端依次连接开关电源电路、脉冲电容器，所述开关电源电路配置的反馈电阻网络接收控制单元发送的指令，控制开关电源电路进行不同等级的电压输出，对脉冲电容器进行充电，所述脉冲电容器配置的回采电路监控脉冲电容器的脉冲释放频率和电压并传送给控制单元。

所述信号输出单元还包括开关驱动电路和限流电阻，控制单元判断脉冲释放频率处在放电周期时，控制开关驱动电路实现对脉冲电容器的放电，限流电阻与开关驱动电路串联后与负载装置连接。

所述调整单元包括输出频率选型电路、输出电压选型电路和输入隔离电路，所述整流稳压电路输出端连接至输出频率选型电路和输出电压选型电路，输出频率选型电路和输出电压选型电路分别将脉冲释放频率和电压传输给输入隔离电路后输出至控制单元。

所述控制单元对调整电路和脉冲电容器回采电路发送的脉冲释放频率和电压进行对比，并根据对比结果是否一致控制报警单元是否进行报警操作。

所述报警单元包括安全与电路和报警继电器，所述安全与电路接收到控制单元发出的对比结果一致的信息后控制报警继电器吸起，安全与电路接收到控制单元发出的对比结果不一致的信息后控制报警继电器掉落，发出报警信号。

所述防雷变压器设置连接其内部屏蔽铜箔的接地端。

本发明具有以下有益效果及优点：

本发明采用PFC及开关电源技术，有效的解决以往高压脉冲发送器工作功率因数低，工作峰值电流高影响供电质量以及输出脉冲信号不稳定等问题；能够发送多种频率和不同电压等级的高压脉冲信号，通过轨面高压对钢轨及机车轮对间的锈层进行击穿导通，以实现高压脉冲轨道电路轨道占用空闲表示功能；

附图说明

图1为本发明结构框图；

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步阐述。 如图1所示，本发明提供了一种高功率因数多特征高压脉冲发送器，包括防雷变压器、整流单元、信号输出单元、控制单元、调整单元和报警单元，所述整流单元包括信号整流电路和整流稳压电路，信号整流电路和整流稳压电路分别与防雷变压器的高压端和低压端连接，信号输出单元输入端连接信号整流电路，输出端连接负载装置；整流稳压电路输出端连接至调整单元和控制单元，调整单元将工作参数传输给控制单元，控制单元对报警单元和信号输出单元输出控制信号并接收信号输出单元传回的数据。

具体地，所述工作参数包括脉冲释放频率和电压。

进一步地，所述信号输出单元包括：PFC电路、开关电源电路和脉冲电容器，所述PFC电路输入端连接信号整流电路，输出端依次连接开关电源电路、脉冲电容器，所述开关电源电路配置的反馈电阻网络接收控制单元发送的指令，控制开关电源电路进行不同等级的电压输出，对脉冲电容器进行充电，所述脉冲电容器配置的回采电路监控脉冲电容器的脉冲释放频率和电压并传送给控制单元。

具体地，PFC电路采用主动式PFC，动态控制调整输入电流，使其跟踪输入正弦波电压波形，将输入电流校正成与输入电压同相位的正弦波，从而大幅提升功率因数，有效抑制脉冲充放电过程造成的电源线路电流冲击，减少对供电线路的谐波干扰，提高设备功率因数。

开关电源电路采用boost升压电路，通过控制单元控制切换开关电源反馈电阻网络的方式，控制开关电源进行不同等级的电压输出，对脉冲电容器进行充电。

进一步地，所述信号输出单元还包括开关驱动电路和限流电阻，控制单元判断脉冲释放频率处在放电周期时，控制开关驱动电路实现对脉冲电容器的放电，限流电阻与开关驱动电路串联后与负载装置连接。

具体地，脉冲电容器用于存储对外释放的电荷，其配置的电压回采电路，通过检测脉冲电容器电压及充放电状态（即脉冲释放频率）并送至控制单元，脉冲电容器的放电过程由串联信号输出通路的开关驱动电路控制，串联在信号输出通路里的限流电阻实现输出的限流保护。

脉冲电容器充电周期时，由控制单元输出相应条件，切换开关电源的反馈电阻网络，保障设备宽电压输入时，实现不同电压等级的稳定输出，对后级的脉冲电容器进行充电，当脉冲电容器处于放电周期时，控制单元通过对反馈电阻网络的控制，停止开关电源电路对脉冲电容器进行充电输出。

进一步地，所述调整单元包括输出频率选型电路、输出电压选型电路和输入隔离电路，所述整流稳压电路输出端连接至输出频率选型电路和输出电压选型电路，输出频率选型电路和输出电压选型电路分别将脉冲释放频率和电压传输给输入隔离电路后输出至控制单元。

进一步地，所述控制单元对调整电路和脉冲电容器回采电路发送的脉冲释放频率和电压进行对比，并根据对比结果是否一致控制报警单元是否进行报警操作。

进一步地，所述报警单元包括安全与电路和报警继电器，所述安全与电路接收到控制单元发出的对比结果一致的信息后控制报警继电器吸起，安全与电路接收到控制单元发出的对比结果不一致的信息后控制报警继电器掉落，发出报警信号。

具体地，控制单元及调整电路的工作电源由防雷变压器的二次侧低压端信号经整流稳压电路产生，用户通过外置端子跨线的方式，实现脉冲发送器输出脉冲释放频率及输出脉冲峰值电压的调整；调整电路内部设置光耦（即输入隔离电路），实现选型信号的隔离输入，有效抑制外部电气干扰对控制单元电路的影响；调整电路选型条件在输入隔离电路后端分为两路，分别送给控制单元CPU1及CPU2，两路 CPU同时接收外部调整电路给定的工作条件，并输出开关电源反馈电阻网络及开关驱动电路的控制信息，两路控制信息在进行比对一致后，即对开关电源反馈电阻网络及开关驱动电路进行控制；同时两路CPU对脉冲电容器的输出电压及脉冲释放频率进行回采，回采信息与在调整电路输入的电压及脉冲释放频率一致时，驱动安全与电路，安全与电路正常工作后，即可产生驱动报警继电器，用于故障报警及冗余倒换。

所述防雷变压器设置连接其内部屏蔽铜箔的接地端，有效降低变压器雷电转移系数，实现电源输入的纵向防雷性能。

现有脉冲发送器脉冲输出电压波动范围较大，当现场输入电源为220VAC，脉冲输出电压等级为500 V时，用脉冲表测试，脉冲峰值电压持续波动，波动范围为预设值X(1+±5%)内，当输入电源电压偏离220VAC时，其脉冲发送器输出峰值电压波动范围进一步加大，同时现有脉冲发送器工作时，脉冲电容器在充电过程中会周期性的产生浪涌电流，造成谐波干扰及对电源屏的冲击，发送器功率因数小于85%。

采用本发明的高功率因数多特征高压脉冲发送器后，现场输入电源在220V±（1+20%）范围内变化，输出电压等级设置为500V时，其脉冲输出电压峰值稳定在预设值X(1+1%)范围内，同时脉冲发送器工作时，工作电流平稳，无浪涌电流，功率因数大于95%，克服了现有发送器浪涌电流造成的谐波干扰及对电源屏冲击等问题。