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通信電源發(fā)展論文范文第1篇

[摘要]：通信電源是向通信設(shè)備提供交直流電的電能源，是整個通信電信網(wǎng)的能量保證。通信電源系統(tǒng)由交流供電系統(tǒng)、直流供電系統(tǒng)和相應(yīng)的保護系統(tǒng)構(gòu)成。通信電源系統(tǒng)的設(shè)備多，分布廣，不僅單個電源設(shè)備的可靠性會影響系統(tǒng)的可靠性，電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也會對自身的可靠性造成很大的影響。

一、通信電源的發(fā)展現(xiàn)狀

（一）供電系統(tǒng)的現(xiàn)狀

通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設(shè)計目標是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時代的需求。通信電源系統(tǒng)由交流配電、整流柜、直流配電和監(jiān)控模塊組成。

（二）通信電源設(shè)備的更新?lián)Q代

近年來，隨著技術(shù)的進步，特別是功率器的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術(shù)的不斷改進，控制方法的不斷進步，以及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，電磁兼容性，消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等等方面都取得長足的進步。

（三）現(xiàn)行通信電源的電路模型和控制技術(shù)

目前通信電源的變換電路拓撲結(jié)構(gòu)主要采用雙單端電路，半橋電路和全橋電路，各有優(yōu)缺點。一般認為，在中、小功率場合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場合則采用全橋變換電路。

二、通信電源發(fā)展趨勢

（一）開關(guān)器件的發(fā)展趨勢

電源技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變化技術(shù)將市電或電池等一次電源變換成適用于各種用電對象的二次電源。其中，開關(guān)電源在電源技術(shù)中占有重要地位，從10kHz發(fā)展到高穩(wěn)定度、大容量、小體積、開關(guān)頻率達到兆赫茲級，開關(guān)電源的發(fā)展為高頻變化提供了硬件基礎(chǔ)，促進了現(xiàn)代電源技術(shù)的繁榮和發(fā)展。

（二）通信直流電源產(chǎn)品的技術(shù)發(fā)展市場需求發(fā)展

在需求與技術(shù)的共同推動下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢：

體系架構(gòu)相當長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內(nèi)還是維持現(xiàn)有的交流配電、整流器模塊(并聯(lián))、直流配電、監(jiān)控單元、蓄電池等為主要組成部分的架構(gòu)；功率變換模式也將維持現(xiàn)有的高頻開關(guān)模式，暫時不會出現(xiàn)類似從線性電源到開關(guān)電源的階躍性的變化。

功率密度不斷提高。通信一次電源的核心部件整流器的功率密度不斷提高，推動了通信直流電源整機的功率密度不斷提高，但配電器件、蓄電池等密度基本維持穩(wěn)定，一定程度制約了整機系統(tǒng)的功率密度的提高比率。

更高的可靠性。高可靠性是通信電源的最基本要求。隨著器件技術(shù)、通信電源技術(shù)的成熟，以及各通信直流電源設(shè)備廠家在可靠性研究上大力投入，通信直流電源產(chǎn)品可靠性呈不斷提高的趨勢。

按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語)描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進化規(guī)律，一般而言，技術(shù)的生命周期包含四個階段：嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期，種種跡象表明，通信直流電源的核心技術(shù)，開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進一步提高，未來幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進入一個緩慢發(fā)展的階段，直至有一天，一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展，就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來了革命性的變化。

（三）通信用蓄電池技術(shù)研究的新進展

通信用蓄電池作為通信系統(tǒng)后備的能源供應(yīng)手段，其研制、生產(chǎn)和應(yīng)用技術(shù)一直備受世界各國通信行業(yè)的重視。隨著科技的發(fā)展和技術(shù)的不斷進步，國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池?zé)o可比擬的優(yōu)越性。

1．釩電池（VanadiumRedoxBattery）。釩電池（VRB）是一種電解值可以流動的電池，目前正在逐步進入商用化階段。

2．燃料電池。燃料電池是一種化學(xué)電池，也是一種新型的發(fā)電裝置，它所需的化學(xué)原料由外部供給，如氫氧燃料電池，只要外部供給氫和氧，經(jīng)過內(nèi)部電極、催化劑和堿性電解液的作用，就能產(chǎn)生0.9V電壓的直流電能，同時產(chǎn)生大量的熱能。

3．電源監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用日益普及和信息處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通信系統(tǒng)從以前的單機或小局域系統(tǒng)逐漸發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)或廣域網(wǎng)系統(tǒng)，大量人力、物力被投入到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理和維護工作上。不過通信設(shè)施所處環(huán)境越來越復(fù)雜，人煙稀少、交通不便都會增大維護的難度，這對電源設(shè)備的監(jiān)控管理提出了新的需求，保護通信互聯(lián)網(wǎng)終端的電源設(shè)備必須具備數(shù)據(jù)處理和網(wǎng)絡(luò)通信能力。此時，數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢，數(shù)字化技術(shù)的發(fā)展逐步表現(xiàn)出傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢。

4．通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問題，一方面的指標是通信電源的電流諧波要符合要求，降低電源的輸入諧波，不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴重污染的情況，還可減少對其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個重要方面，是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無污染，這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。

在通信電源開發(fā)、生產(chǎn)早期，人們主要集中研究電源的輸出特性，較少考慮到電源的輸入特性。例如：傳統(tǒng)的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路，其輸入電流呈脈沖狀，導(dǎo)通角約為π/3，波峰因數(shù)大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實際負荷能力降低，對于三相四線制的電網(wǎng)來說，還很有可能因中性線電流過大而出現(xiàn)不安全隱患。

參考文獻：

朱雄世，《通信電源的現(xiàn)狀與展望》

《淺析全球通信電源技術(shù)發(fā)展趨勢》

《通信直流電源發(fā)展趨勢》

孫向陽、張樹治，《國外通信用蓄電池技術(shù)研究的新進展》

《通信電源技術(shù)發(fā)展趨勢及標準研究方向》

曾瑛，《淺談通信電源》

王改娥、李克民，《談我國通信電源的發(fā)展方向》

王改娥、李克民，《我國通信電源的發(fā)展回顧與展望》

侯福平，《UPS系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)中使用的特點及要求》

《全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)五大趨勢》

通信電源發(fā)展論文范文第2篇

【關(guān)鍵詞】通信電源;功率因數(shù);校正技術(shù)

1.引言

近年來，現(xiàn)代高頻通信開關(guān)電源在日常生活中得到了廣泛應(yīng)用，特別是在直流、交流、工業(yè)電源等方面?，F(xiàn)代化通信在微電子通信技術(shù)的領(lǐng)域高速發(fā)展，電源系統(tǒng)是所有通信設(shè)備必須具備的，其質(zhì)量與通信效果和質(zhì)量有著直接關(guān)系[1]。眾所周知，通信設(shè)備往往由很多部分組成，關(guān)鍵組成部分之一就是通信開關(guān)電源，它常常被比作是通信設(shè)備的“心臟”。開關(guān)電源技術(shù)通過合理利用半導(dǎo)體功率器件，不僅實現(xiàn)高效率電能變換，還能將粗電轉(zhuǎn)變?yōu)榫姟Ｔ陂_關(guān)電源中，半導(dǎo)體功率器件工作方式有高效率、高功率密度、高可靠性的優(yōu)點，是因為它工作在高頻開關(guān)方式[2]。當今功率因數(shù)校正技術(shù)日益涌現(xiàn)出實用化、專業(yè)化和高性能化的各種新技術(shù)，PFC技術(shù)的持續(xù)發(fā)展會緊跟新需求、改進器件制造工藝、改善控制方法的方向穩(wěn)步前進[3]。

圖1 集中供電通信電源系統(tǒng)

（a）不間斷;（b）可短時中斷;（c）允許中斷

2.通信電源系統(tǒng)介紹

交流和直流供電是通信電源系統(tǒng)中主機模塊主要的兩種供電標準，同理通信電源系統(tǒng)也分成交流不斷續(xù)供電和直流不斷續(xù)供電兩種方式，依靠蓄系統(tǒng)中電池存儲的電源來達到這兩種類型系統(tǒng)不斷續(xù)供電。主機不間斷供電的電源是通信電源系統(tǒng)中不可缺少的，允許短時中斷的存在是為了保證建筑負荷，機房電器例如空調(diào)等和允許中斷的一般建筑負荷用的電源也是必需的。上面提到的供電兩大系統(tǒng)又劃分為3級：在集中供電通信電源系統(tǒng)中這1～3級的作用分別是保障能源供應(yīng)、持續(xù)不間斷供電、主機獲得多電壓多品種電源。如圖1所示。

因為交流不間斷供電系統(tǒng)工作方式比較簡單，通常是交流整流為直流，再由直流逆變?yōu)榻涣鞯姆绞?，這會直接關(guān)系到系統(tǒng)各項參數(shù)的優(yōu)劣，并且交流的并聯(lián)和旁路技術(shù)也不容易，所以，當今主要的通信設(shè)備及供電電源的選擇仍舊是以直流不間斷供電作為首選。

3.通信電源功率因數(shù)介紹

（1）功率因素的定義

由基本理論得，功率因素是有功功率（P）和視在功率（S）的比值，用公式：

功率因素=

其中I1是輸入電流基波有效值;IR是電網(wǎng)電流有效值，，其中I1，I2，…，In是輸入電流各次諧波有效值;U1是輸入電壓基波有效值;是輸入電流的波形畸變因數(shù);是基波電壓和基波電流的位移因數(shù)。

（2）功率因數(shù)的考慮因素

功率因素在通信電源中很重要，需要考慮很多因素，例如操作不當整流電路部分后繼令輸出，造成電壓顯得平滑的濾波電容，通常都會干擾通信開關(guān)電源對應(yīng)的功率因數(shù)，結(jié)果就是顯示低，尖脈沖形式的電流波形就會輸入，輸入電流因為有不少成分的諧波，除了使得噪聲干擾增加，而且AC-DC整流電路大受影響，那么在輸入端就必須增加濾波器，而這又讓制造成本更高、尺寸更大、重量參數(shù)增加。很多電流諧波分量在這個時候污染電網(wǎng)成分，主要包括：第一，出現(xiàn)二次效應(yīng)現(xiàn)象，在工作電流通過對應(yīng)的阻抗時，能造成電網(wǎng)電壓發(fā)生變形。第二，對應(yīng)諧波電流會造成電路工作不正常，損害設(shè)備。第三，在三相四線模式的電路中，三次成分諧波產(chǎn)生相同相位的電流，但合成相應(yīng)中線的電流需很大，這樣會讓同相電流太大，假如中線位置沒有保護電路的結(jié)構(gòu)，那么中線過流后必然會導(dǎo)致中線過熱的發(fā)生，這樣會讓相應(yīng)電氣設(shè)備損壞甚至造成火災(zāi)。第四，諧波成分的出現(xiàn)，帶來各種副作用，常見的就是相鄰?fù)ㄐ烹娫聪到y(tǒng)互相干擾，假如是一般的噪聲，通信效果與質(zhì)量下降先不說，還可能讓對應(yīng)信息消失，造成無法挽回的損失。

（3）功率因數(shù)的校正技術(shù)

第一，多脈沖式整流方法。

它主要運用變壓器的特性，達到N次不同諧波電流移相的結(jié)果，使奇次諧波抵消。這種做法在變壓器負載匹配時，對減少輸入端的低次諧波是有用的。

第二，引入濾波電感。

在電路整流器與電容之間串聯(lián)電感，或在交流側(cè)操作，接入諧振濾波器。在電路結(jié)構(gòu)、成本話費、可靠性上、電磁干擾方面都具有很大優(yōu)勢;主要缺點是在尺寸、重量都很大，很難獲得高功率因數(shù)，頻率、負載和輸入電壓改變直接影響工作性能，電感、電容都具有大的充放電電流等。此方式在抑制高次諧波方面有一定作用，而因為濾波設(shè)備通常較多，并且系統(tǒng)阻抗能改變運行狀況，如果不加入調(diào)諧電抗器，較容易跟系統(tǒng)電抗一起出現(xiàn)并聯(lián)諧振。因為這個方法相對容易，目前還在用簡單結(jié)構(gòu)來改進。

第三，有源式功率因數(shù)校正方法。

該法利用有源開關(guān)或AC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)，達到輸入電流與電網(wǎng)電壓的相同相位。整個系統(tǒng)的整流器跟負載部分間接入DC開關(guān)式的變換器，同時還有電流式反饋構(gòu)架，為了讓輸入端對應(yīng)的電流波形跟交流輸入的對應(yīng)正弦電壓波形發(fā)生同步。這類方式特別的地方是能容易達到對應(yīng)的高標準功率因數(shù)，讓波形發(fā)生畸變可能性減小，適應(yīng)和較寬輸入電壓工作，大小、重量適中，對應(yīng)輸出電壓保持穩(wěn)定。缺點是：電路構(gòu)造不簡單，平均無故障時間減小，話費大，效率不高。

4.結(jié)論

由于現(xiàn)代化生活人民群眾生活質(zhì)量普遍提高，因此在通信電源質(zhì)量上的需求也在日益提高，在通信行業(yè)具有十分良好的前景。但是通信電源功率因數(shù)卻在慢慢下降，這種情況不僅讓高端復(fù)雜通信設(shè)備無法在各個方面達到各種應(yīng)用要求，而且通信系統(tǒng)在效果、質(zhì)量都會逐漸下降，從而造成社會資源利用低下、能源嚴重浪費、通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)止步不前。當今正是通信領(lǐng)域蒸蒸日上的時候，要想持續(xù)快速發(fā)展，高功率因數(shù)通信因數(shù)校正技術(shù)還有很多待改善的空間。

參考文獻

通信電源發(fā)展論文范文第3篇

關(guān)鍵詞 管理；通信電源；監(jiān)控；無線傳輸

中圖分類號：TN929 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2013）20-0023-01

在通信領(lǐng)域，大多數(shù)的網(wǎng)元設(shè)備用到的都是直流電。但是民用的電源大多數(shù)都是交流的，所以需要通過整流的過程，將交流轉(zhuǎn)化為直流，然后才能為通信系統(tǒng)中的交換單元、路由單元等設(shè)備供電，通信電源就是扮演了這樣的角色。電源系統(tǒng)作為通信系統(tǒng)的重要組成部分，一旦發(fā)生故障，就有可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，造成的危害將是災(zāi)難性的，因此，在實際的操作中，對通信電源的管理和維護就顯得尤為重要。

1 通信系統(tǒng)總體設(shè)計

在實際的通信網(wǎng)絡(luò)中，通信電源分布極為廣泛，對這么龐大的系統(tǒng)進行管理并非易事?？梢詤⒄誅CS集散控制系統(tǒng)（計算機集散控制系統(tǒng)）的基本原理：將一臺機器作為主機，其他多個機器作為從計算機與主機互聯(lián)，由此組成一個網(wǎng)絡(luò)來完成數(shù)據(jù)的交互處理。并且在很多的場合，DCS機器的狀態(tài)都是并聯(lián)的。只有遇到了特殊的場合，DCS設(shè)備才與主機設(shè)備有數(shù)據(jù)信息的交換。

將DCS集散控制系統(tǒng)的這種層次化結(jié)構(gòu)用到通信電源的監(jiān)控和管理體系中來，結(jié)合DCS所具有的優(yōu)點，就能夠使得通信系統(tǒng)能夠在保持高速控制的情況下仍能夠可靠的運行。

通信系統(tǒng)的電源集中監(jiān)控系統(tǒng)從整體上來說，可以劃分為3部分：

1）監(jiān)督控制模塊：其功能是對數(shù)據(jù)的現(xiàn)場采集，并且在遠端控制做出指示的時候，能夠快速響應(yīng)，以及對系統(tǒng)異常狀態(tài)的監(jiān)測。

2）監(jiān)控管理中心： 其功能是收集、處理、遙控各個支局的數(shù)據(jù)信息，并且響應(yīng)現(xiàn)場監(jiān)控機的告警消息。

3）通信組網(wǎng)線路：其作用是作為底層傳輸，將數(shù)據(jù)消息從監(jiān)控中心可靠地傳輸?shù)疆數(shù)乇O(jiān)管控制機器設(shè)備。

2 監(jiān)控管理中心系統(tǒng)架構(gòu)

在監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計過程中，監(jiān)控管理中心負責(zé)數(shù)據(jù)庫管理和遠程通信，其功能有很多，主要包括：每個現(xiàn)場監(jiān)控室都會產(chǎn)生各自的監(jiān)控數(shù)據(jù)，監(jiān)控管理中心就是負責(zé)匯總并存儲這些數(shù)據(jù)，一些更為智能化的系統(tǒng)還會對這些數(shù)據(jù)進行整理和分析，從而生成監(jiān)測報告，當然，監(jiān)控管理中心還需要提供監(jiān)測報告打印的服務(wù)，并且能夠響應(yīng)下位機的報警信息，能夠收到上層管理中心傳遞相關(guān)消息，并且要求具備遠程設(shè)置和控制等功能。

借助于軟件人機界面，下面介紹一個簡易的軟件結(jié)構(gòu)：

從性能上來說，Windows2000較Widows98更為領(lǐng)先，且Windows 2000 server在文件服務(wù)器部署時較Widows98快了49%，在加載CPU的情況下，Windows 2000 的性能顯得更為高效，較Windows NTServer4.0的系統(tǒng)而言，Windows 2000的性能改善了約為125%；從可靠性來說，Windows2000改進了系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)，所以Windows2000提供的可用時間遠高于其他競爭產(chǎn)品（包括Windows NT的）?？紤]到上位機是直接面向用戶的，一個良好的人機界面是很有必要的，并且綜合上面考慮的因素，上位機的操作環(huán)境選擇Windows 2000。

考慮到VisualBasic6.0 對數(shù)據(jù)庫的管理操作簡易方便，開發(fā)方便、周期短、并且高效，再者，從通訊方面來說，它支持了不同的方法來滿足不同的需求。因此，綜合考慮了上述的因素，最終決定在編程開發(fā)軟件的選擇上，將Visual Basic6.0這款軟件作為首選的方案。

2.1 設(shè)計軟件的基本流程及模塊

通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)軟件由眾多模塊組成。主要包括如下模塊：有好的用戶界面模塊、設(shè)置模塊、遠程信息交互模塊、系統(tǒng)安全模塊、維護管理模塊、查詢模塊、報警模塊、實時顯示數(shù)據(jù)模塊、監(jiān)控模塊的管控模塊、生成報表模塊、打印報告模塊，還有其他模塊，此處不一一敘述。

2.2 數(shù)據(jù)庫的維護與開發(fā)

考慮到Microsoft Access 的內(nèi)置數(shù)據(jù)庫引擎——Microsoft Jet Engine同時也是Access數(shù)據(jù)庫的內(nèi)置引擎，所以選用Access作為此系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫。

在監(jiān)控管理中心的系統(tǒng)中有多個數(shù)據(jù)表，它們相對獨立的存儲，并且同時包含于同一個數(shù)據(jù)庫中（該數(shù)據(jù)庫名為RECORD. MDB）。將數(shù)據(jù)表按照類型來劃分的話，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)表就分為如下4種：

1）存儲各個現(xiàn)場監(jiān)控室提供的實時數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)表。

2）存儲歷史數(shù)據(jù)的表。

3）能夠存儲系統(tǒng)安全性配置表中的數(shù)據(jù)表。

4）存儲系統(tǒng)正確運行時配置的數(shù)據(jù)表。

用戶無需維護和管理這么龐大的數(shù)據(jù)表，大多數(shù)都是通過后臺進程來處理；只有極少數(shù)（比如：分支機構(gòu)運營商與需要用戶直接訪問的數(shù)據(jù)庫）的數(shù)據(jù)庫需要進行直接的管理和維護。管理和維護的內(nèi)容也很簡單，只需要用結(jié)構(gòu)化查詢語言SQL進行諸如創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫，添加數(shù)據(jù)，刪除數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行排序，查詢特定數(shù)據(jù)和定位數(shù)據(jù)的操作即可。

VB（Visual Basic）對數(shù)據(jù)庫的操作方法有多種，比如可以用可視化數(shù)據(jù)管理數(shù)據(jù)庫。此外，還可以用Data Control控件訪問數(shù)據(jù)庫，這是最為方便的做法，只需要在操作窗上加載帶有數(shù)據(jù)的約束Data 控件，就可以完成對數(shù)據(jù)庫的操作，但是此種方法的缺點是無法進行程序控制以及不能對信息進行檢索。

此外，還可以通過ODBC方法來訪問遠程數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)。同時，采用這種方法還能夠?qū)ο到y(tǒng)使用的變量進行訪問。這種訪問數(shù)據(jù)庫的方法唯一的不足就是需要編寫復(fù)雜的應(yīng)用程序，雖然復(fù)雜，但是卻有著很好的應(yīng)用靈活性，因此可用于編寫高效的數(shù)據(jù)庫操作應(yīng)用軟件。

Visual Basic中，可以對數(shù)據(jù)庫進行方便快捷的操作。通過SQL（結(jié)構(gòu)化查詢語言）命令您可以輕松地訪問數(shù)據(jù)庫，并且借助SQL語言可以方便的創(chuàng)建表和索引，并能夠在數(shù)據(jù)表中添加或刪除列或索引，借助SQL語言還可以在表中更新、刪除、添加、檢索記錄。

3 結(jié)論

本論文設(shè)計的電源監(jiān)控系統(tǒng)可以實現(xiàn)通信網(wǎng)元運行數(shù)據(jù)的收集和處理，為管理維護提供數(shù)據(jù)支撐，同時，還可以降低系統(tǒng)的故障風(fēng)險，在系統(tǒng)故障時及時報警，準確定位，減少因為電源故障造成的停機，并且能夠快速定位故障點，為排查和維修爭取時間。從而促進整個通信領(lǐng)域向集約化、智能化方向發(fā)展。這無疑對整個通信系統(tǒng)都有著重要的意義。

參考文獻

通信電源發(fā)展論文范文第4篇

論文摘要：依據(jù)茂名聯(lián)通基站的實際情況，結(jié)合各大運營商的移動通信基站普遍存在的問題，提出了如何確保基站內(nèi)的設(shè)備運行安全及防盜等問題。針對該問題設(shè)計出一套從根本上提高動力設(shè)備維護水平和效率，達到監(jiān)控智能化的目的的系統(tǒng)，并對該系統(tǒng)進行需求分析和設(shè)計。

l概述

隨著我國移動通信事業(yè)的飛速發(fā)展，各大運營商的移動通信基站的數(shù)量日益增加，身處城鄉(xiāng)結(jié)合部或偏遠山區(qū)的移動通信基站因常年無人值守成為盜竊分子的光顧目標，基站的各種附屬設(shè)備如蓄電池、鐵塔角鋼、空調(diào)外機、銅地線(排)、饋線等設(shè)備也成了盜賊的主要偷竊目標。目前，如何確?；緝?nèi)的設(shè)備運行安全及防盜，已成為基站維護的首要難題。

2目前基站的現(xiàn)狀

目前，茂名聯(lián)通基站環(huán)境監(jiān)控設(shè)備仍為老式的環(huán)控箱接人監(jiān)控，通過采集模擬量輸入到基站主設(shè)備上，從而完成上報，且只能上報簡單的停電、開門、高溫、積水和煙霧等告警，無法遠程測量和調(diào)整參數(shù)。另外，環(huán)控箱的告警上報依賴于主設(shè)備的運行，一旦BTS斷站，其便無法工作。為緩解日益緊張的人員及維護工作的壓力，從根本上提高動力設(shè)備維護水平和效率，達到監(jiān)控智能化的目的，建設(shè)一套高水平的基站動力設(shè)備及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)是十分必要的。

3需求分析和設(shè)計思路

對茂名聯(lián)通新建的動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)，除了要達到基本的監(jiān)控目的以外，更重要的是實現(xiàn)智能化監(jiān)控要求。它包括以下三個方面：

(1)交、直流動力系統(tǒng)。監(jiān)控對象包括：配電箱、開關(guān)電源、蓄電池等。監(jiān)控范圍包括：市電輸入三相電壓、三相電流、功率因數(shù)、頻率、有功功率、電度、整流模塊單體輸出電流、總負載電流、蓄電池充電電流、市電狀態(tài)(市電有／無，缺相，欠壓／過壓)、蓄電池組總電壓、每組蓄電池充、放電電壓等。通過對動力系統(tǒng)實時不間斷的監(jiān)控，了解每個基站電源輸入輸出、整流模塊設(shè)備的運行情況，對電源設(shè)備出現(xiàn)的問題和故障能在最短的時間內(nèi)做出反應(yīng)和處理；蓄電池是整個直流供電系統(tǒng)的后備電源，我們通過監(jiān)控，對蓄電池組總電壓以及每組電池充、放電電壓進行統(tǒng)計和分析，對有問題的電池及時進行更換，真正做到有備無患。

(2)空調(diào)、環(huán)境系統(tǒng)。監(jiān)控內(nèi)容包括：機房智能空調(diào)系統(tǒng)、基站分體空調(diào)(開關(guān)機、工作狀態(tài)指示、空調(diào)工作電流)、溫度、濕度、水浸地濕、嫻霧告警以及動態(tài)圖像等。保證設(shè)備運行在恒溫恒濕的環(huán)境中。

(3)門禁系統(tǒng)。監(jiān)控內(nèi)容包括：遠程開門、修改門禁內(nèi)部的各種工作和控制參數(shù)、授權(quán)、刪除用戶、用戶的準進時段管理，以及各種報警記錄、進、出門記錄、刷卡、出門按鈕開門事件、門禁內(nèi)部參數(shù)被修改的記錄等。

4拓撲結(jié)構(gòu)

茂名聯(lián)通基站動力環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)采用逐級匯接的結(jié)構(gòu)，由省公司監(jiān)控中心(PSC)、地市公司監(jiān)控中心(SC)、監(jiān)控單元(SU)和監(jiān)控模塊(SM)構(gòu)成，采用監(jiān)控中心(sc)與監(jiān)控單元(su)直聯(lián)的方式。具體結(jié)構(gòu)如下：

省監(jiān)控中心(PSC)主要對地市監(jiān)控中心(sc)進行監(jiān)督、維護管理。監(jiān)控中心配有數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，各地市監(jiān)控中心(SC)的數(shù)據(jù)直接上傳省監(jiān)控中心。

茂名監(jiān)控中心(sc)主要對本地區(qū)的各個監(jiān)控單元(su)進行管理，是本區(qū)域監(jiān)控系統(tǒng)的管理中心，完成全網(wǎng)的監(jiān)控信息的統(tǒng)計分析及處理，并對遠端監(jiān)控設(shè)備進行遙測、遙調(diào)，對監(jiān)控對象(機房設(shè)備、環(huán)境、圖像)進行管理，同時，還具有強大的門禁管理功能。所有的監(jiān)控中心均可以通過D接口與廣東聯(lián)通綜合網(wǎng)管系統(tǒng)相連。

監(jiān)控單元(su)是集數(shù)據(jù)采集、處理、存儲、傳輸為一體的智能化模塊化單元，能夠完成一個獨立的物理通信基站內(nèi)所有監(jiān)控模塊(SM)的管理工作，并將采集的數(shù)據(jù)集中通過1條2M電路上傳到監(jiān)控中心(SC)。

監(jiān)控模塊(SM)是面向具體的監(jiān)控對象，具有完成數(shù)據(jù)采集和必要控制的功能。按照監(jiān)控對象類型的不同，可分為：防盜、積水、電源管理、空調(diào)管理等模塊。

5參考規(guī)范

(1)中國聯(lián)通集團公司2009年3月《中國聯(lián)通移動網(wǎng)基站動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)總體技術(shù)要求》；(2)《通信電源和空調(diào)集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)要求》(XDN023—96)；(3)《通信局(站)電源系統(tǒng)總技術(shù)要求》(YD／T1051—2000)；(4)《通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計規(guī)范》(YD／T5027—2005)；(5)《通信電源集中監(jiān)控系統(tǒng)工程驗收規(guī)范》(YD／T5058—2005)；(6)《通信開關(guān)電源系統(tǒng)監(jiān)控技術(shù)要求和試驗方法》(YD／TI104—2001)；(7)《通信局(站)電源、空調(diào)及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)技術(shù)規(guī)范》(GF006—2000)。

6具體功能和意義

(1)實時監(jiān)控告警。無論基站距離遠近，一旦設(shè)備產(chǎn)生告警都能在數(shù)秒內(nèi)將告警信息上報至監(jiān)控中心。值班人員能在第一時間發(fā)現(xiàn)告警并做通知相關(guān)專業(yè)人員進行處理。例如深夜情況下基站上報防盜告警，這時值班人員可以通過轉(zhuǎn)動攝像頭觀察站內(nèi)環(huán)境，從而判斷是否有盜賊入侵，并及時通知代維和l1O前往。

(2)數(shù)據(jù)采集分析。本監(jiān)控系統(tǒng)能夠?qū)υO(shè)備數(shù)據(jù)進行24小時連續(xù)記錄，能真實可靠地反映設(shè)備的運行情況。這些數(shù)據(jù)是設(shè)備障礙分析的得力工具。比如在蓄電池維護方而。密封式閥控電池對均浮充電壓和溫度條件要求較高。通過監(jiān)控系統(tǒng)就可以隨時查看電池電壓和環(huán)境溫度，省去了大量的現(xiàn)場測量工作。通過對采集的數(shù)據(jù)進行分析，還可以從中判斷哪些基站的電池單體存在問題并及時加以解決。

(3)加強維護管理。本監(jiān)控系統(tǒng)徹底改變了舊的電源、空調(diào)等設(shè)備的維護模式。以前的維護方式是等設(shè)備出現(xiàn)問題后進行應(yīng)急搶修，現(xiàn)在可以運營商可以真正掌握所有電源、空調(diào)設(shè)備24小時的運行狀況，實現(xiàn)有的放矢的主動維護，真正做到設(shè)備的預(yù)檢預(yù)修。這種管理從根本上改變了過去維護的被動局面，對設(shè)備的故障告警可以實現(xiàn)派單式的閉環(huán)流程管理。

(4)降低維護成本。本監(jiān)控系統(tǒng)能大大提高維護質(zhì)量，降低運營成本，給公司帶來直接的經(jīng)濟效益，真正實現(xiàn)了移動通信基站的無人值守。以日常維護的基站巡檢為例，現(xiàn)在可以在監(jiān)控中心對設(shè)備進行實時巡檢，減少了無謂的維護支出?；緦嵭性O(shè)備代維之后，還可通過監(jiān)控系統(tǒng)對代維廠家進行考核，從而提高維護管理質(zhì)量。

通信電源發(fā)展論文范文第5篇

當前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機電一體化的基礎(chǔ),正朝著應(yīng)用技術(shù)高頻化、硬件結(jié)構(gòu)模塊化、產(chǎn)品性能綠色化的方向發(fā)展。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(xiàn)高效率和高品質(zhì)用電相結(jié)合。

1.電力電子技術(shù)的發(fā)展

現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展方向,是從以低頻技術(shù)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學(xué)方向轉(zhuǎn)變。電力電子技術(shù)起始于五十年代末六十年代初的硅整流器件,其發(fā)展先后經(jīng)歷了整流器時代、逆變器時代和變頻器時代,并促進了電力電子技術(shù)在許多新領(lǐng)域的應(yīng)用。八十年代末期和九十年代初期發(fā)展起來的、以功率MOSFET和IGBT為代表的、集高頻、高壓和大電流于一身的功率半導(dǎo)體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(xiàn)代電力電子時代。

1.1整流器時代

大功率的工業(yè)用電由工頻(50Hz)交流發(fā)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,其中最典型的是電解(有色金屬和化工原料需要直流電解)、牽引(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、城市無軌電車等)和直流傳動(軋鋼、造紙等)三大領(lǐng)域。大功率硅整流器能夠高效率地把工頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?因此在六十年代和七十年代,大功率硅整流管和晶閘管的開發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當時國內(nèi)曾經(jīng)掀起了-股各地大辦硅整流器廠的熱潮,目前全國大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時的產(chǎn)物。

1.2逆變器時代

七十年代出現(xiàn)了世界范圍的能源危機,交流電機變頻惆速因節(jié)能效果顯著而迅速發(fā)展。變頻調(diào)速的關(guān)鍵技術(shù)是將直流電逆變?yōu)?~100Hz的交流電。在七十年代到八十年代,隨著變頻調(diào)速裝置的普及,大功率逆變用的晶閘管、巨型功率晶體管(GTR)和門極可關(guān)斷晶閘管(GT0)成為當時電力電子器件的主角。類似的應(yīng)用還包括高壓直流輸出,靜止式無功功率動態(tài)補償?shù)取＿@時的電力電子技術(shù)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)整流和逆變,但工作頻率較低,僅局限在中低頻范圍內(nèi)。

1.3變頻器時代

進入八十年代,大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅猛發(fā)展,為現(xiàn)代電力電子技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。將集成電路技術(shù)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(jié)合,出現(xiàn)了一批全新的全控型功率器件、首先是功率M0SFET的問世,導(dǎo)致了中小功率電源向高頻化發(fā)展,而后絕緣門極雙極晶體管(IGBT)的出現(xiàn),又為大中型功率電源向高頻發(fā)展帶來機遇。MOSFET和IGBT的相繼問世,是傳統(tǒng)的電力電子向現(xiàn)代電力電子轉(zhuǎn)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達到平分秋色的地步,而用IGBT代替GTR在電力電子領(lǐng)域巳成定論。新型器件的發(fā)展不僅為交流電機變頻調(diào)速提供了較高的頻率,使其性能更加完善可靠,而且使現(xiàn)代電子技術(shù)不斷向高頻化發(fā)展,為用電設(shè)備的高效節(jié)材節(jié)能,實現(xiàn)小型輕量化,機電一體化和智能化提供了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。

2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域

2.1計算機高效率綠色電源

高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。

計算機技術(shù)的發(fā)展,提出綠色電腦和綠色電源。綠色電腦泛指對環(huán)境無害的個人電腦和相關(guān)產(chǎn)品，綠色電源系指與綠色電腦相關(guān)的高效省電電源,根據(jù)美國環(huán)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(guī)定,桌上型個人電腦或相關(guān)的設(shè)備,在睡眠狀態(tài)下的耗電量若小于30瓦,就符合綠色電腦的要求,提高電源效率是降低電源消耗的根本途徑。就目前效率為75%的200瓦開關(guān)電源而言,電源自身要消耗50瓦的能源。

2.2通信用高頻開關(guān)電源

通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相交流電網(wǎng)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開關(guān)電源取代,高頻開關(guān)電源(也稱為開關(guān)型整流器SMR)通過MOSFET或IGBT的高頻工作,開關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開關(guān)整流器的功率容量不斷擴大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到48V/200A、48V/400A。

因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采用高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,對二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。

2.3直流-直流(DC/DC)變換器

DC/DC變換器將一個固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無軌電車、地鐵列車、電動車的無級變速和控制,同時使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開關(guān)電源),同時還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采用高頻PWM技術(shù),開關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的發(fā)展,要求電源模塊實現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開關(guān)頻率和采用新的電路拓撲結(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采用零電流開關(guān)和零電壓開關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。

2.4不間斷電源(UPS)

不間斷電源(UPS)是計算機、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場合所必須的一種高可靠、高性能的電源。交流市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成交流,經(jīng)轉(zhuǎn)換開關(guān)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(xiàn)。

現(xiàn)代UPS普遍了采用脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。

目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS發(fā)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lkVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。

2.5變頻器電源

變頻器電源主要用于交流電機的變頻調(diào)速,其在電氣傳動系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采用交流-直流-交流方案。工頻電源通過整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的交流輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動交流異步電動機實現(xiàn)無級調(diào)速。

國際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問世。八十年代初期,日本東芝公司最先將交流變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開發(fā)生產(chǎn)熱點。預(yù)計到2000年左右將形成。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。

2.6高頻逆變式整流焊機電源

高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發(fā)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。

逆變焊機電源大都采用交流-直流-交流-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz交流電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。

由于焊機電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機電源的工作可靠性問題成為最關(guān)鍵的問題,也是用戶最關(guān)心的問題。采用微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過對多參數(shù)、多信息的提取與分析,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。

國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。

2.7大功率開關(guān)型高壓直流電源

大功率開關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達100kW。

自從70年代開始,日本的一些公司開始采用逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進入80年代,高頻開關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國西門子公司采用功率晶體管做主開關(guān)元件,將電源的開關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進一步減小。

國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采用全橋零電流開關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到15mA,工作頻率為25.6kHz。

2.8電力有源濾波器

傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運時,將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時,網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。

電力有源濾波器是一種能夠動態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有發(fā)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;(2)電流環(huán)基準信號為電壓環(huán)誤差信號與全波整流電壓取樣信號之乘積。

2.9分布式開關(guān)電源供電系統(tǒng)

分布式電源供電系統(tǒng)采用小功率模塊和大規(guī)模控制集成電路作基本部件,利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。

八十年代初期,對分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的研究基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的研究上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述發(fā)展，各種變換器拓撲結(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動了分布式高頻開關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開。自八十年代后期開始,這一方向已成為國際電力電子學(xué)界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。

分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場合,如電鍍、電解電源、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(qū)動電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。

3.高頻開關(guān)電源的發(fā)展趨勢

在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對于大型電解電鍍電源,傳統(tǒng)的電路非常龐大而笨重,如果采用高頓開關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會大幅度下降,而且可極大提高電源利用效率、節(jié)省材料、降低成本。在電動汽車和變頻傳動中,更是離不開開關(guān)電源技術(shù)，通過開關(guān)電源改變用電頻率,從而達到近于理想的負載匹配和驅(qū)動控制。高頻開關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開關(guān)電源(逆變焊機、通訊電源、高頻加熱電源、激光器電源、電力操作電源等)的核心技術(shù)。

3.1高頻化

理論分析和實踐經(jīng)驗表明,電氣產(chǎn)品的變壓器、電感和電容的體積重量與供電頻率的平方根成反比。所以當我們把頻率從工頻50Hz提高到20kHz,提高400倍的話,用電設(shè)備的體積重量大體下降至工頻設(shè)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,還是通訊電源用的開關(guān)式整流器,都是基于這一原理。同樣,傳統(tǒng)“整流行業(yè)”的電鍍、電解、電加工、充電、浮充電、電力合閘用等各種直流電源也可以根據(jù)這一原理進行改造,成為“開關(guān)變換類電源”,其主要材料可以節(jié)約90%或更高,還可節(jié)電30%或更多。由于功率電子器件工作頻率上限的逐步提高,促使許多原來采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來顯著節(jié)能、節(jié)水、節(jié)約材料的經(jīng)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。

3.2模塊化

模塊化有兩方面的含義,其一是指功率器件的模塊化,其二是指電源單元的模塊化。我們常見的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開關(guān)器件和與之反并聯(lián)的續(xù)流二極管,實質(zhì)上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,由于頻率的不斷提高,致使引線寄生電感、寄生電容的影響愈加嚴重,對器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過電壓、過電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺整機的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個模塊中,使元器件之間不再有傳統(tǒng)的引線連接,這樣的模塊經(jīng)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(yōu)化完美的境地。它類似于微電子中的用戶專用集成電路(ASIC)。只要把控制軟件寫入該模塊中的微處理器芯片,再把整個模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺新型的開關(guān)電源裝置。由此可見,模塊化的目的不僅在于使用方便,縮小整機體積,更重要的是取消傳統(tǒng)連線,把寄生參數(shù)降到最小,從而把器件承受的電應(yīng)力降至最低,提高系統(tǒng)的可靠性。另外,大功率的開關(guān)電源,由于器件容量的限制和增加冗余提高可靠性方面的考慮,一般采用多個獨立的模塊單元并聯(lián)工作,采用均流技術(shù),所有模塊共同分擔(dān)負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負載電流。這樣,不但提高了功率容量,在有限的器件容量的情況下滿足了大電流輸出的要求,而且通過增加相對整個系統(tǒng)來說功率很小的冗余電源模塊,極大的提高系統(tǒng)可靠性,即使萬一出現(xiàn)單模塊故障,也不會影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時間。

3.3數(shù)字化

在傳統(tǒng)功率電子技術(shù)中,控制部分是按模擬信號來設(shè)計和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)完全是建立在模擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號、數(shù)字電路顯得越來越重要,數(shù)字信號處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來越多的優(yōu)點:便于計算機處理控制、避免模擬信號的畸變失真、減小雜散信號的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測遙調(diào),也便于自診斷、容錯等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計來說,模擬技術(shù)還是有用的,特別是:諸如印制版的布圖、電磁兼容(EMC)問題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問題的解決,離不開模擬技術(shù)的知識,但是對于智能化的開關(guān)電源,需要用計算機控制時,數(shù)字化技術(shù)就離不開了。

3.4綠色化

電源系統(tǒng)的綠色化有兩層含義:首先是顯著節(jié)電,這意味著發(fā)電容量的節(jié)約,而發(fā)電是造成環(huán)境污染的重要原因,所以節(jié)電就可以減少對環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國際電工委員會(IEC)對此制定了一系列標準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,許多功率電子節(jié)電設(shè)備,往往會變成對電網(wǎng)的污染源:向電網(wǎng)注入嚴重的高次諧波電流,使總功率因數(shù)下降,使電網(wǎng)電壓耦合許多毛刺尖峰,甚至出現(xiàn)缺角和畸變。20世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。

現(xiàn)代電力電子技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。隨著新型電力電子器件和適于更高開關(guān)頻率的電路拓撲的不斷出現(xiàn),現(xiàn)代電源技術(shù)將在實際需要的推動下快速發(fā)展。在傳統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)下,由于功率器件性能的限制而使開關(guān)電源的性能受到影響。為了極大發(fā)揮各種功率器件的特性,使器件性能對開關(guān)電源性能的影響減至最小,新型的電源電路拓撲和新型的控制技術(shù),可使功率開關(guān)工作在零電壓或零電流狀態(tài),從而可大大的提高工作頻率,提高開關(guān)電源工作效率,設(shè)計出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。