時間：2023-01-06 23:02:53
開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創(chuàng)造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇通信電源論文，希望這些內(nèi)容能成為您創(chuàng)作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進(jìn)步。
[論文摘要]：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(hù)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(jì)目標(biāo)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(jìn)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(jìn)，控制方法的不斷進(jìn)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(jìn)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?fù)浣Y(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(diǎn)。一般認(rèn)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(dá)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(jìn)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(dāng)長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)步，國外正在研制和試驗(yàn)新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進(jìn)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(jìn)性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池?zé)o可比擬的優(yōu)越性。
中國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(jìn)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(jī)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(hù)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(hù)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(hù)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(shí)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(shí)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(biāo)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(fù)載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴(yán)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(fù)載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴(yán)重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實(shí)際負(fù)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(xiàn)：
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[7]王改娥、李克民，《談我國通信電源的發(fā)展方向》.
[8]王改娥、李克民，《我國通信電源的發(fā)展回顧與展望》.
[9]侯福平，《UPS系統(tǒng)在通信網(wǎng)絡(luò)中使用的特點(diǎn)及要求》.
[10]《全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)五大趨勢》.
由于歷史發(fā)展的原因，當(dāng)前通信電源供電體制基本上是以集中放置、集中供電方式為主，有人值守、故障維修為主。而電源的負(fù)載，如傳輸、交換、數(shù)據(jù)、移動等專業(yè)的維護(hù)方式正朝著集中監(jiān)控、集中維護(hù)、少人或無人值守方向發(fā)展。通信基站是通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中的重要組成部分，保證任何情況下的正常供電，是保證通信網(wǎng)絡(luò)安全運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。為此各通信基站內(nèi)均配備了較先進(jìn)的電力電源供電系統(tǒng)，包括開關(guān)整流設(shè)備、免維護(hù)蓄電池、油機(jī)等。這些設(shè)備是保障供電穩(wěn)定和連續(xù)性的重要設(shè)備，對這些設(shè)備維護(hù)的好壞，不僅影響電源系統(tǒng)設(shè)備的壽命和故障率，而且直接涉及通信網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行。
1通信電源概述
從遠(yuǎn)古時代以來，陽光、空氣、食物和水一直是人們賴以生存的必需品，而今在科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時代，電也已成為人們的必需品。因?yàn)橛辛穗姡覀兊纳畈庞辛藲g樂。正是由于通信系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，無處不在的通信電源則是堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和根本保障。實(shí)施集中監(jiān)控管理是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，是現(xiàn)代通信網(wǎng)的要求，也是企業(yè)減員增效的有效措施。各種電源設(shè)備要智能化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合開放式通信協(xié)議。若電源系統(tǒng)不能輸出規(guī)定電流，電壓超出允許波動范圍，雜音電壓高于允許值時間并持續(xù)10s以上者均判定為系統(tǒng)故障。原交流系統(tǒng)中的電壓、頻率或波形畸變超出規(guī)定范圍持續(xù)時間大于60s者均判定為故障。為此，要保證通信電源系統(tǒng)的可靠性，有條件的通信部門應(yīng)盡量從兩個不同的地方引入2路市電輸入，并設(shè)置2路市電電能自動倒換裝置；所用設(shè)備要選用可靠性高的高頻開關(guān)整流設(shè)備，采用模塊化、熱插拔式結(jié)構(gòu)以便于更換，并合理配置備份設(shè)備。任何新技術(shù)、新設(shè)備未經(jīng)充分驗(yàn)證、試運(yùn)行前均不得進(jìn)入供電系統(tǒng)。供電方式要大力推廣分散供電，使用同一種直流電壓的通信設(shè)備采用兩個以上的獨(dú)立供電系統(tǒng)，這也是今后通信網(wǎng)絡(luò)容量和規(guī)模不斷擴(kuò)大、各種新業(yè)引入的新要求。為了盡量縮短設(shè)備的平均故障修復(fù)時間，要經(jīng)常分析運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測故障發(fā)生的時間并及時排除。還要提高技術(shù)維護(hù)水平，采用集中維護(hù)、遠(yuǎn)程遙信、遙測維護(hù)。在實(shí)施過程中，三遙點(diǎn)的設(shè)置要合理，絕不是越多越好，要以可靠性、實(shí)用性為基本原則，宜簡勿繁。
2電源系統(tǒng)使用中應(yīng)重視的問題
電源系統(tǒng)目前廣泛使用高頻開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)備，其智能化程度高，電池采用了免維護(hù)蓄電池，這雖給用戶帶來了許多便利，但在使用過程中還應(yīng)在多方面引起注意，確保使用安全。
2.1按電源系統(tǒng)的使用要求和功率余量大小來分，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長期運(yùn)行。工作性質(zhì)決定了電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，增加大功率負(fù)載或在基本滿載狀態(tài)下工作，都會造成整流模塊出故障，嚴(yán)重時將損壞變換器。自備發(fā)電機(jī)的輸出電壓、波形、頻率和幅度應(yīng)滿足電源系統(tǒng)對輸入電壓的要求，另外發(fā)電機(jī)的功率要大于開關(guān)電源設(shè)備的額定輸入功率，否則，將會造成電源系統(tǒng)設(shè)備工作異常或損壞。
2.2電池應(yīng)避免大電流充放電，理論上充電時可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應(yīng)盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大且溫度升高，嚴(yán)重時將造成容量下降，壽命提前終止。在任何情況下都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深循環(huán)壽命越短。在容量試驗(yàn)或放電檢修中，通常放電達(dá)到容量的30％－50％就可以了。
2.3鉛酸蓄電池的容量和電解液的比重是線性關(guān)系，通過測量比重可以了解電池的存儲能量情況。閥控式密封蓄電池是貧液電池，且無法進(jìn)行電解液比重測量，所以如何判定它的好壞，預(yù)測貯備容量已成為當(dāng)今業(yè)界的一大難題。用電導(dǎo)儀測電池的內(nèi)阻是判定蓄電池好壞的一種有參考價(jià)值的方法，但尚不能準(zhǔn)確測定電池的好壞程度。目前，最可靠的方法還是放電法。在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可使用性、維護(hù)性等方面綜合比較，應(yīng)選用四沖程油機(jī)為原動機(jī)發(fā)電機(jī)組。四沖程油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，采用多缸均衡做功、增壓等一系列成熟技術(shù)適合于大容量機(jī)組的要求。其噪音小、污染小、性價(jià)比高。使用中把機(jī)組產(chǎn)生的熱量排到室外，保證機(jī)組周圍環(huán)境濕度不超過指標(biāo)要求。
3電源系統(tǒng)的維護(hù)與檢修
當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是電源系統(tǒng)，是主機(jī)還是電池組。雖說開關(guān)電源系統(tǒng)主機(jī)有故障自檢功能，但它對面而不對點(diǎn)，對更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。對主機(jī)出現(xiàn)擊穿、斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發(fā)生相同的故障。再好的設(shè)備也有壽命期，也會出現(xiàn)各類故障，但維護(hù)工作做得好可以延長壽命并減少故障的發(fā)生，不要因?yàn)楦咧悄堋⒚饩S護(hù)而忽略了本應(yīng)進(jìn)行的維護(hù)工作，預(yù)防在任何時候都是安全運(yùn)行的重要保障。高頻開關(guān)電源設(shè)備在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作量很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，灰塵將在機(jī)內(nèi)沉積，當(dāng)遇空氣潮濕時會引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警。另大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。蓄電池除有存儲直流電能的功能外，其等效電容量的大小與蓄能電池容量大小成正比。因此，維護(hù)檢修蓄電池的工作是非常重要的，雖說蓄電池組目前都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒有變，所以蓄電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電須先排除落后電池后再放。核對性放電不是追求放出容量的百分比，而是關(guān)注并發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。平時每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對標(biāo)示電池應(yīng)定期測量并做好記錄。在日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動腐蝕現(xiàn)象，檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常等。免維護(hù)電池要做到運(yùn)行、日常管理周到、細(xì)致和規(guī)范，保證設(shè)備保持良好的運(yùn)行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運(yùn)行和人員的安全可靠。這是電池維護(hù)的目的，也是電池運(yùn)行規(guī)程中包括的內(nèi)容和運(yùn)行規(guī)則。當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏的電池時，應(yīng)及時采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對不能恢復(fù)和修復(fù)的電池要換掉。但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換，以免影響到電源系統(tǒng)和設(shè)備主機(jī)。
關(guān)鍵詞：通信電源通信網(wǎng)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢
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(jì)目標(biāo)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(jìn)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(jìn)，控制方法的不斷進(jìn)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(jìn)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?fù)浣Y(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(diǎn)。一般認(rèn)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(dá)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(jìn)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(dāng)長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)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(jī)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(jī)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)步，國外正在研制和試驗(yàn)新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jī)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(hù)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(hù)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(hù)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(shí)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(shí)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(biāo)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(fù)載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴(yán)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(fù)載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴(yán)重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實(shí)際負(fù)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。
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關(guān)鍵詞：通信電源開關(guān)技術(shù)
引言
通信電源是通信行業(yè)的動力，在電信網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮著不可替代的作用，具有無可比擬的重要基礎(chǔ)地位。通信電源又是通信設(shè)備系統(tǒng)的心臟，即使是瞬間的中斷也是不允許的，因?yàn)橥ㄐ烹娫聪到y(tǒng)發(fā)生直流供電中斷故障是災(zāi)難性的，往往會造成整個通信局（站）和通信網(wǎng)絡(luò)的全部中斷和癱瘓。通信電源是電信網(wǎng)絡(luò)中不可缺少的重要組成部分，是一個完整、規(guī)模日趨龐大和復(fù)雜的交換、傳輸、數(shù)據(jù)、信息、業(yè)務(wù)、智能等通信網(wǎng)的基石和后臺保障，因此通信電源直接關(guān)系到整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定、可靠和暢通，而開關(guān)電源因效率高、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)被大量運(yùn)用在通信設(shè)備供電中。
一、開關(guān)電源占據(jù)通信電源的主導(dǎo)地位
通信直流穩(wěn)壓電源按照其實(shí)現(xiàn)直流穩(wěn)壓方法的不同，可分為：線性電源、相控電源和開關(guān)電源三種。
1.1線性電源是通過串聯(lián)調(diào)整管來連續(xù)控制，其功率調(diào)整管總是工作在放大區(qū)。由于調(diào)整管上功率損耗很大，造成電源效率較低，只有20～40%，發(fā)熱損耗嚴(yán)重，安裝有體積很大的散熱器，因而功率體積系數(shù)只有20～30W/dm3。因此線性電源主要用于小功率、對穩(wěn)壓精度要求很高的場合，如通信設(shè)備內(nèi)部電路的輔助電源等。
1.2相控電源是將市電直接經(jīng)整流濾波后提供直流，通過改變晶閘管的導(dǎo)通相位來控制直流電壓。由于相控電源的工作頻率低，工頻變壓器的體積和噪聲大，造成對電網(wǎng)干擾和負(fù)載變化的響應(yīng)慢，設(shè)備笨重，且危害維護(hù)人員的身體健康。另外，其功率因數(shù)較低，只有0.6～0.7，嚴(yán)重污染電力電網(wǎng)，效率較低，只有60～80%，造成能源的極大浪費(fèi)。因此傳統(tǒng)的相控電源已逐漸被淘汰。
1.3開關(guān)電源的功率調(diào)整管工作在開關(guān)狀態(tài)，主要的優(yōu)點(diǎn)在"高頻"上。其工作頻率高，大都在40kHz以上，無煩人的噪聲。體積小，重量輕，適用于分散供電，可與通信設(shè)備放在同一機(jī)房。效率高，大于90%，在當(dāng)前能源比較緊張的情況下，能夠在節(jié)能上做出很大的貢獻(xiàn)。功率因數(shù)高，大于0.92，當(dāng)采用有效的功率因數(shù)校正電路時，功率因數(shù)可接近于1，且對公共電網(wǎng)基本上無污染。模塊化的設(shè)計(jì)，可實(shí)行N+1配置，可靠性高。維護(hù)方便，可在運(yùn)行中更換模塊，而不影響系統(tǒng)供電，擴(kuò)容方便、分段投資，可在初建時，預(yù)留終期模塊的機(jī)架，隨時擴(kuò)容。調(diào)試方便，內(nèi)設(shè)模擬測試電路，無需另配假負(fù)載。具有監(jiān)控功能，并配有標(biāo)準(zhǔn)通信接口，可實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)控，無人值守。
二、開關(guān)電源的關(guān)鍵技術(shù)
開關(guān)電源中具有技術(shù)突破主要有體現(xiàn)在以下四個方面：
2.1均流技術(shù)
大功率電源系統(tǒng)需要用若干臺開關(guān)電源并聯(lián)，以滿足負(fù)載功率的要求，另外通信電源必須通過并聯(lián)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)模塊備份，以提高電源系統(tǒng)的可靠性。因此并聯(lián)技術(shù)在供電系統(tǒng)中必不可少，而并聯(lián)運(yùn)行的整流模塊間需要采用均流措施，它是實(shí)現(xiàn)大功率電源系統(tǒng)的關(guān)鍵，用以保證模塊間電流應(yīng)力和熱應(yīng)力的均勻分配，防止一臺或多臺模塊運(yùn)行在限流或滿載狀態(tài)，同時延長電源系統(tǒng)的壽命和平均無故障時間。
2.2軟開關(guān)技術(shù)
DC-DC變換器是開關(guān)電源的主要組成部分，因此功率變換技術(shù)一直受到全世界電力電子學(xué)科和行業(yè)研究的關(guān)注。而如何降低開關(guān)損耗，提高開關(guān)電源的頻率和開關(guān)電源的系統(tǒng)效率，代表了開關(guān)電源的發(fā)展趨勢。在經(jīng)過了硬開關(guān)PWM（或PFM）技術(shù)和硬開關(guān)加吸收網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后，軟開關(guān)技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。這樣能夠極大地降低開關(guān)損耗，減小功率器件電和熱應(yīng)力，改善器件工作環(huán)境，降低電磁干擾，提高功率密度等，為開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)高效、節(jié)能、體積小、重量輕和高可靠性的要求做出了貢獻(xiàn)。軟開關(guān)技術(shù)有：諧振技術(shù)、準(zhǔn)諧振技術(shù)、PWM和準(zhǔn)諧振相結(jié)合的技術(shù)。
2.3功率因數(shù)校正技術(shù)
功率因數(shù)校正技術(shù)有：采用三相三線制整流，即無中線整流方式，可使諧波含量大大降低，功率因數(shù)可達(dá)0.86以上；采用無源功率因數(shù)校正技術(shù)，即在三相三線整流方式下加入一定的電感，可使功率因數(shù)達(dá)0.93以上，諧波含量降到10%以下；采用有源功率因數(shù)校正技術(shù)，即在輸入整流部分加入一級功率處理電路，使無功功率幾乎為0，功率因數(shù)可達(dá)0.99以上，諧波含量降到5%以下。
2.4智能化監(jiān)控技術(shù)
開關(guān)電源大量應(yīng)用控制技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)，進(jìn)行各種異常保護(hù)、信號檢測、電池自動管理等，實(shí)時監(jiān)視通信電源設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，記錄和處理有關(guān)數(shù)據(jù)，及時發(fā)現(xiàn)故障，以先進(jìn)的、集中的、自動化的維護(hù)管理方式來管理通信電源設(shè)備，從而提高供電系統(tǒng)的可靠性。智能化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，使得維護(hù)人員面對的不再是復(fù)雜的器件和電路，而是一個人機(jī)表達(dá)和交流的信息，大大改進(jìn)了維護(hù)管理方式。
三、開關(guān)電源的發(fā)展
開關(guān)電源在發(fā)展，今后仍要不斷提高開關(guān)電源和供電系統(tǒng)的高新技術(shù)含量，以支撐高速發(fā)展的現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)管理為主導(dǎo)方向，以高可靠性、高穩(wěn)定性和可維護(hù)性為最終目的。具體有以下幾個方面：
3.1小型化
隨著通信設(shè)備日益集成化、小型化和分散化的發(fā)展，以及勢在必行的分散供電的廣泛應(yīng)用，要求開關(guān)電源也相應(yīng)小型化，而開關(guān)電源工作頻率高頻化和控制電路集成化，使開關(guān)電源的小型化成為可能。特別是隨著小型化開關(guān)電源的市場迅速擴(kuò)大，如接入網(wǎng)、數(shù)據(jù)產(chǎn)品、移動基站、無線市話等，一些小功率模塊插件形式的開關(guān)電源將應(yīng)運(yùn)而生，大有蓬勃發(fā)展之勢。如中興通訊的ZXDU45嵌入式電源，在結(jié)構(gòu)上采用標(biāo)準(zhǔn)的19英寸插框設(shè)計(jì)，高度為4U，功能齊全，使用起來極為安全方便。
3.2高智能化
隨著開關(guān)電源在通信領(lǐng)域多方面的廣泛使用，而維護(hù)人員又不是專業(yè)電源維護(hù)人員，只有借助其智能化，對電源設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)自動檢測，對電源故障及時發(fā)現(xiàn)、診斷和處理。這就要求智能化在原有監(jiān)控功能的基礎(chǔ)上，增加診斷功能，即故障診斷專家系統(tǒng)，以指導(dǎo)維護(hù)人員處理問題，加快故障診斷和檢修過程。
3.3電池管理
電池在通信電源系統(tǒng)中的重要性，要求開關(guān)電源應(yīng)具備完善的電池管理功能，充分考慮到電池對管理的需求，全方位地管理電池。也就是說，我們不能滿足于對電池的均/浮充、溫度補(bǔ)償、電池保護(hù)等方面的管理，還要在電池的充/放電曲線、容量測試、容量恢復(fù)等方面進(jìn)行高層次的管理。
【關(guān)鍵詞】通信電源 功率因數(shù) 校正技術(shù)
1 引言
自改革開放以來，電力系統(tǒng)發(fā)展迅速，各級各類的用戶的數(shù)量也是呈直線上升，尤其是在計(jì)算機(jī)、電動機(jī)極易服務(wù)器等各種高科技先進(jìn)產(chǎn)品得到推廣之后，導(dǎo)致了阻抗在整個電力系統(tǒng)中也隨之增大，增大的后果是使得電力系統(tǒng)中的無功功率消耗過快，超出額定的要求，同時也嚴(yán)重的降低了電力系統(tǒng)中的很多功率因素，降低了整個發(fā)電機(jī)的輸出功率，最終使得電力傳輸線上的線損明顯增多。與此同時，非線性的電子裝置在電力系統(tǒng)中廣泛使用，使得電網(wǎng)中的諧波越來越多，出現(xiàn)了諧波污染的現(xiàn)象，這也導(dǎo)致了正弦波形發(fā)生了畸變，供電的質(zhì)量越來越得不到保障。所以，研究與分析為什么會產(chǎn)生諧波以及找到相應(yīng)解決諧波問題的方法是現(xiàn)在的當(dāng)務(wù)之急。
2 諧波分析
（1）諧波產(chǎn)生原因。在整個通信領(lǐng)域里，計(jì)算機(jī)等非線性設(shè)備以及如UPS、整流器、高頻開關(guān)電源的變流裝置中極易產(chǎn)生電源系統(tǒng)中的諧波，這些設(shè)備的主要原理是利用如IGBT和晶閘管的整流元器件并利用它們的導(dǎo)通特性跟開關(guān)特性來切換運(yùn)行的電流，即將較高頻率的電流強(qiáng)行斷開或接通，這樣就會使得產(chǎn)生的正弦電流發(fā)生形變，跟常見的正弦波形會有一定程度上的差別，我們運(yùn)用數(shù)學(xué)方法——傅里葉對這種畸變的波形進(jìn)行分解，所得的結(jié)果是基波分量和它整數(shù)倍的諧波分量，前者是指理想的正弦交流電能，后者指的就是諧波。
（2）諧波的影響范圍。電壓的幅值在我國是有著十分明確的要求的，理想的情況下，電網(wǎng)中電源所提供的電壓大小為50赫茲，并且這種電壓是單一頻率跟穩(wěn)定的，但是現(xiàn)在的問題就是隨著諧波的加入，電網(wǎng)也受到了不小的影響，使得電壓的幅值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了我國要求的大小，頻率也不再是單一的，使得負(fù)載的運(yùn)行環(huán)境的穩(wěn)定性極差，嚴(yán)重影響了負(fù)載。
對電網(wǎng)也產(chǎn)生了一下的影響：第一，諧波會產(chǎn)生電流，這種電流會加劇變壓器的漏磁、銅損現(xiàn)象，諧波產(chǎn)生的電壓也會增加鐵損的程度，另外，諧波功率會產(chǎn)生非常大的噪聲，增大了整個線圈的電流，導(dǎo)致了變壓器的鐵芯在磁通量發(fā)生高頻交變時出現(xiàn)渦流現(xiàn)象。電源系統(tǒng)本身也會受到諧波極大的影響，它會嚴(yán)重降低電網(wǎng)的運(yùn)行效率，使得輸出的電能得不到有效的利用，白白浪費(fèi)了能源，同時儀表的精確度也大大降低了。
3 諧波的分析
（1）諧波治理的必要性。供電系統(tǒng)之所以出現(xiàn)如此多的諧波，主要原因是在通信樓中，尤其是在機(jī)房中安裝了大量的UPS、變頻空調(diào)等非線性設(shè)備。出現(xiàn)諧波的最嚴(yán)重的后果就是會對供電系統(tǒng)提供的電能質(zhì)量造成很大的影響，為了使得通信設(shè)備受到諧波的危害降到最低甚至避免，治理諧波的重要性便充分體現(xiàn)出來了。另外通信系統(tǒng)中的負(fù)載主要分為保障負(fù)載和非保障負(fù)載，保障負(fù)載主要包括上述的UPS、開關(guān)電源以及機(jī)房專用空調(diào)，非保障負(fù)載就是指我們?nèi)粘Ｉ罨蛘咿k公所使用的照明、電梯等負(fù)載。
由于整流、濾波等非線性元器件的功率非常大，當(dāng)它們運(yùn)用到UPS、開關(guān)電源時會使整個供電系統(tǒng)產(chǎn)生很多的諧波電流，這些諧波電流又會使得電壓波形嚴(yán)重變形，降低了整個系統(tǒng)的功率因素。在UPS中，治理諧波之前，諧波電流的含量不超過50%，諧波電壓的含量僅在5%到11%之間，功率因素大于0.7小于0.85，在早些年，部分廠家的開關(guān)電源產(chǎn)品中含有大量的諧波電流，例如一個3000A的開關(guān)電源，如果接的負(fù)載率在50%左右是，其中包含的諧波電流就達(dá)到了40%，但是功率僅大約0.8。
一般通信樞紐樓內(nèi)UPS開關(guān)和開關(guān)電源中大容量系統(tǒng)占大多數(shù)，具體的數(shù)據(jù)是UPS的容量一般是300KV到500KV之間為主，2000A到3000A的開關(guān)電容量也是經(jīng)常用到的，它的輸入電流一般都比較大；另外，UPS、開關(guān)電源與低壓配電系統(tǒng)一般不會同時安裝在同一個樓層，這樣必然會使輸入電纜的長度增加，增大了線路壓降，導(dǎo)致嚴(yán)重發(fā)熱，因此我們治理像UPS跟開關(guān)電源這樣的諧波問題，最好的辦法就是采取就近的原則來解決。
（2）諧波的抑制方法。經(jīng)過長期的研究發(fā)現(xiàn)，通常抑制諧波有如下幾種方法：第一、在整個供電系統(tǒng)中我們選擇合適的位置安置部分無源濾波器，L-C無源濾波器是經(jīng)常被使用到諧波補(bǔ)償?shù)囊环N無源濾波器，這種方法的好處就是裝置簡易、運(yùn)行環(huán)境等也比較安全，但是這種方法需要大量的元器件，通常會造成資源上的不合理使用，不利于節(jié)能。第二、因此第二種方法就是在供電系統(tǒng)中帶有電力的有源濾波器，通常情況下，如果時間因素發(fā)生了變動，電源系統(tǒng)中的諧波也會隨著相應(yīng)的出現(xiàn)波動，而電力有源濾波器很好的解決了這一問題，能夠消除系統(tǒng)中的諧波能力十分強(qiáng)勁。
4 結(jié)論
改革開放以來，由于越來越多的半導(dǎo)體元件和大功率非線性負(fù)荷被廣泛使用，整個電力系統(tǒng)遭受到了諧波的重度“污染”，這些諧波之間又可以相互疊加，使其自身具有一定的功率，降低了電網(wǎng)的有效利用，本文針對電網(wǎng)系統(tǒng)中出現(xiàn)的諧波問題進(jìn)行了分析，參考目前國內(nèi)外諧波的研究的發(fā)展方向，提出可以在以下幾個方面加強(qiáng)研究：首先，可以深入探究一下通信電源系統(tǒng)的諧波源，如果我們知道了諧波源的種類，諧波源的特性以及諧波產(chǎn)生的機(jī)理，才能對其進(jìn)行針對性的根治，才能合理有效的采用各種消諧的技術(shù)來控制諧波；其次，在分析與測量技術(shù)上，應(yīng)加強(qiáng)對不同工況下諧波測量問題的研究，提高諧波測量精度的方法，研制多通道實(shí)時諧波監(jiān)測分析儀和電質(zhì)量分析儀。最后，進(jìn)一步加強(qiáng)畸變波形的評估方法的研究，制定出合乎現(xiàn)場實(shí)際的、規(guī)范化的通信電源系統(tǒng)諧波標(biāo)準(zhǔn)。
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關(guān)鍵詞：通信電源；維護(hù)；管理；方法；效益
中圖分類號：S972 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9599 （2013） 02-0000-02
通信電源是通信生產(chǎn)的基礎(chǔ)專業(yè)。其設(shè)備是保證通信供電的安全穩(wěn)定，不間斷地供電。近年來，科技不斷發(fā)展，通信電源產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也得到了很大提高。其安全性、可靠性、穩(wěn)定性也有了非常大的保障。既使這樣，隨著社會的進(jìn)步，現(xiàn)代企業(yè)的發(fā)展，通信電源設(shè)備功能的逐漸強(qiáng)大，舊的維護(hù)管理也應(yīng)該不斷滿足現(xiàn)實(shí)需要。所以我們對維護(hù)目標(biāo)提出了更高、更大的要求和設(shè)想。為此改變維護(hù)觀念和思想，探討通信電源的維護(hù)管理也具有劃時代的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。
針對上述，現(xiàn)從以下方面進(jìn)行闡述。通信電源主要有直流和交流兩大類。
1 直流電源
直流電源是通信生產(chǎn)的核心和主要供電設(shè)備。對直流電源維護(hù)的好壞不僅影響著通信的安全而且影響著維護(hù)成本及運(yùn)行效益。
1.1 開關(guān)電源。開關(guān)電源是當(dāng)今普遍用于通信電源專業(yè)的設(shè)備。雖然較相控電源有較大節(jié)能但仍可以從中挖掘效能，創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益。
為發(fā)揮最大效能，首先應(yīng)做好基礎(chǔ)保障。具體是：（1）定期巡檢整流模塊的輸出電流、電壓、限流值和日常工作數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整。（2）認(rèn)真做好《通信電源維護(hù)規(guī)程》中各維護(hù)項(xiàng)目。（3）適時檢查整流模塊風(fēng)扇情況，保證散熱效果，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。（4）視環(huán)境情況做好整流模塊過濾網(wǎng)，內(nèi)部清潔。保證整流模塊工作性能良好。
保證了通信安全的同時，要不斷學(xué)習(xí)開關(guān)電源的原理、結(jié)構(gòu)。深入探討研究其內(nèi)涵逐步提高技術(shù)水平。減少對廠家依托，努力做到自己修理故障設(shè)備，節(jié)約開支。因?yàn)椋審S家修理一塊整流模塊約兩千元左右，對于一個地區(qū)或一個省來說，僅此項(xiàng)費(fèi)用每年就有幾十萬元支出。如果我們組織技術(shù)骨干集中攻關(guān)，實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)完全可以。（實(shí)踐證明：不僅不需較大開支且可行。同時也鍛煉隊(duì)伍，發(fā)揮了員工的積極性，主動性。）例如：在一個省或地區(qū)建立一個技術(shù)交流平臺，經(jīng)常組織業(yè)務(wù)學(xué)習(xí)，交流經(jīng)驗(yàn)。也可以在一個地區(qū)組織部分技術(shù)骨干利用維護(hù)之余研究學(xué)習(xí)新技術(shù)，新知識。
另外視市電情況，做好整流模塊的關(guān)閉可以節(jié)約電能。一般地，萬門以上的模塊局基本采用100A整流模塊10個以上。但是，實(shí)際中因?yàn)槭须姮F(xiàn)在比較穩(wěn)定，一套開關(guān)電源的所有整流模塊全部工作，造成極大的電力浪費(fèi)且損耗著設(shè)備。例如：一個100A整流模塊輸入功率約是1.4KW。一年消耗電能是：1.4KW×24小時×365=12264KW，按非普工業(yè)用電價(jià)0.53元計(jì)算電費(fèi)是6500元.若日常工作中在不影響供電情況下，關(guān)閉一個整流模塊一年節(jié)約電費(fèi)6500元.像包頭網(wǎng)通有萬門局15個，可關(guān)閉數(shù)量有50個左右，一年節(jié)約電費(fèi)近30多萬元.再考慮近200個接入網(wǎng)點(diǎn)（一個整流模塊輸入功率約是300W―400W）。每年共節(jié)約電費(fèi)40多萬元。這樣不僅節(jié)約大量電費(fèi)且能延長整流模塊壽命，減少維修費(fèi)用。有較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
關(guān)閉整流模塊需注意：（1）已關(guān)閉的整流模塊在市電來前要做好開機(jī)，防止因來電蓄電池進(jìn)行均充時整流模塊的負(fù)荷電流過大燒毀已工作的整流模塊。有條件的可以利用監(jiān)控遙控。（2）定期做好整流模塊的倒換工作，做到每個整流模塊工作壽命均勻。（3）做好無人值守機(jī)房的停電和來電巡檢與告警事項(xiàng)。
1.2 蓄電池。蓄電池維護(hù)主要掌握其原理，通過了解原理進(jìn)而延長使用壽命。達(dá)到發(fā)揮其最大效能，降低維護(hù)成本來提高經(jīng)濟(jì)效益。目前，通信中隨著科技的發(fā)展.蓄電池基本使用的是相對環(huán)保型的閥控鉛酸蓄電池即VRLA蓄電池。因?yàn)閂RLA蓄電池具有少維護(hù)，無腐蝕，無污染等優(yōu)點(diǎn)。所以就VRLA蓄電池作為討論對象：
（1）VRLA蓄電池屬于密封電池，對溫度要求較高。因此我們在維護(hù)中要防止熱失控。保持溫度在要求的范圍內(nèi)（25℃），環(huán)境溫度在20℃―30℃。同時調(diào)好浮充電壓。蓄電池在浮充狀態(tài)下浮充電流隨浮充電壓升高而增大，隨溫度升高而升高。因此做好溫度補(bǔ)償非常關(guān)鍵。（2）放電后及時充電（開關(guān)電源有此功能）。尤其放電時間長或負(fù)荷較大時，開關(guān)電源自動充電不能及時滿足要求，有時需均充。（3）充電不要過于頻繁。充電過于頻繁也會影響電池壽命且消耗不必要的電能。既不經(jīng)濟(jì)又影響電池壽命。（4）定期測試單體電池電壓、每組電池總電壓、環(huán)境溫度。保持每只電池間壓差在100MV內(nèi)，發(fā)現(xiàn)落后電池及時處理。（5）定期檢查電池間的連接條的松緊度，電池閥是否完好。
通過以上方法實(shí)現(xiàn)延長電池使用壽命，節(jié)約維護(hù)成本，增加效益完全可以。也符合企業(yè)降成本增效益的規(guī)律。
1.3 其它直流設(shè)備。其它直流設(shè)備包括直流變換器、直流屏等。只要按照《通信電源維護(hù)規(guī)程》要求認(rèn)真做好就能達(dá)到目的。
2 交流電源
交流電源主要由市電引入和自備柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電保障，用于通信生產(chǎn)及非生產(chǎn)。所以從自身交流設(shè)備考慮。
2.1 高壓配電設(shè)備。
（1）高壓配電設(shè)備中的直流供電電源C直流電源屏改為直流-直流變換器，不僅減少投資，而且節(jié)約較多的電能，減少電費(fèi)支出。（2）有條件的地方可以與供電部門協(xié)商適當(dāng)調(diào)低市電輸入電壓，達(dá)到降低輸入功率，節(jié)約電耗，減少電費(fèi)。（3）使用新型節(jié)能環(huán)保變壓器，減少設(shè)備本身電耗，降低維護(hù)費(fèi)用。
2.2 低壓配電設(shè)備。低壓配電設(shè)備要確保電容補(bǔ)償柜功率因數(shù)在0.99以上。這樣可以節(jié)約很大電能損耗。
通過上面分析，根據(jù)公式即可明白：W=1.732×UICOS?U―COS?―W
高低壓配電設(shè)備維護(hù)保證維護(hù)規(guī)程項(xiàng)目完成后，做到上述工作節(jié)約相當(dāng)大電能，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益雙豐收。
2.3 柴油發(fā)電機(jī)。柴油發(fā)電機(jī)在保證供電的前提下，發(fā)電時盡可能使輸出低電壓，低頻率。條件允許時，配備兩個油箱，一個儲備0#柴油，一個儲備-35#柴油。低溫季節(jié)使用0#柴油；高溫季節(jié)使用-35#柴油。從源頭節(jié)約油費(fèi)，處于高油價(jià)的今天這樣做很有必要。且節(jié)約很大支出。
2.4 UPS電源。按照上面蓄電池維護(hù)方法做好UPS電池維護(hù)，UPS禁止接入感性負(fù)載。就能延長UPS壽命，節(jié)約維護(hù)費(fèi)用。
對于交流電源維護(hù)，還注意機(jī)房的空調(diào)機(jī)的使用，因?yàn)榭照{(diào)機(jī)耗電很大，不要為了一時省事讓空調(diào)不停的做過分的工作。一個較大局若使用或管理不好空調(diào)一年會浪費(fèi)幾十萬的電費(fèi)，這樣一來不知不覺就提高了維護(hù)成本，浪費(fèi)了電能。
根據(jù)以上對通信電源維護(hù)分析：一個地市局一年能減少幾十萬元開支，而且創(chuàng)造很大經(jīng)濟(jì)效益。也適應(yīng)建設(shè)節(jié)約型社會的理念。
從遠(yuǎn)古時代以來，陽光、空氣、食物和水一直是人們賴以生存的必需品，而今在科學(xué)技術(shù)飛躍發(fā)展的時代，電也已成為人們的必需品。因?yàn)橛辛穗姡覀兊纳畈庞辛藲g樂。正是由于通信系統(tǒng)的安全優(yōu)質(zhì)運(yùn)轉(zhuǎn)，無處不在的通信電源則是堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)和根本保障。實(shí)施集中監(jiān)控管理是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，是現(xiàn)代通信網(wǎng)的要求，也是企業(yè)減員增效的有效措施。各種電源設(shè)備要智能化、標(biāo)準(zhǔn)化，符合開放式通信協(xié)議。若電源系統(tǒng)不能輸出規(guī)定電流，電壓超出允許波動范圍，雜音電壓高于允許值時間并持續(xù)10s以上者均判定為系統(tǒng)故障。原交流系統(tǒng)中的電壓、頻率或波形畸變超出規(guī)定范圍持續(xù)時間大于60s者均判定為故障。為此，要保證通信電源系統(tǒng)的可靠性，有條件的通信部門應(yīng)盡量從兩個不同的地方引入2路市電輸入，并設(shè)置2路市電電能自動倒換裝置；所用設(shè)備要選用可靠性高的高頻開關(guān)整流設(shè)備，采用模塊化、熱插拔式結(jié)構(gòu)以便于更換，并合理配置備份設(shè)備。任何新技術(shù)、新設(shè)備未經(jīng)充分驗(yàn)證、試運(yùn)行前均不得進(jìn)入供電系統(tǒng)。供電方式要大力推廣分散供電，使用同一種直流電壓的通信設(shè)備采用兩個以上的獨(dú)立供電系統(tǒng)，這也是今后通信網(wǎng)絡(luò)容量和規(guī)模不斷擴(kuò)大、各種新業(yè)引入的新要求。為了盡量縮短設(shè)備的平均故障修復(fù)時間，要經(jīng)常分析運(yùn)行參數(shù)，預(yù)測故障發(fā)生的時間并及時排除。還要提高技術(shù)維護(hù)水平，采用集中維護(hù)、遠(yuǎn)程遙信、遙測維護(hù)。在實(shí)施過程中，三遙點(diǎn)的設(shè)置要合理，絕不是越多越好，要以可靠性、實(shí)用性為基本原則，宜簡勿繁。
2電源系統(tǒng)使用中應(yīng)重視的問題
電源系統(tǒng)目前廣泛使用高頻開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)備，其智能化程度高，電池采用了免維護(hù)蓄電池，這雖給用戶帶來了許多便利，但在使用過程中還應(yīng)在多方面引起注意，確保使用安全。
2.1按電源系統(tǒng)的使用要求和功率余量大小來分，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設(shè)備，也不允許在滿負(fù)載狀態(tài)下長期運(yùn)行。工作性質(zhì)決定了電源系統(tǒng)幾乎是在不間斷狀態(tài)下運(yùn)行的，增加大功率負(fù)載或在基本滿載狀態(tài)下工作，都會造成整流模塊出故障，嚴(yán)重時將損壞變換器。自備發(fā)電機(jī)的輸出電壓、波形、頻率和幅度應(yīng)滿足電源系統(tǒng)對輸入電壓的要求，另外發(fā)電機(jī)的功率要大于開關(guān)電源設(shè)備的額定輸入功率，否則，將會造成電源系統(tǒng)設(shè)備工作異常或損壞。
2.2電池應(yīng)避免大電流充放電，理論上充電時可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應(yīng)盡量避免，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內(nèi)阻增大且溫度升高，嚴(yán)重時將造成容量下降，壽命提前終止。在任何情況下都應(yīng)防止電池短路或深度放電，因?yàn)殡姵氐难h(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深循環(huán)壽命越短。在容量試驗(yàn)或放電檢修中，通常放電達(dá)到容量的30％－50％就可以了。
2.3鉛酸蓄電池的容量和電解液的比重是線性關(guān)系，通過測量比重可以了解電池的存儲能量情況。閥控式密封蓄電池是貧液電池，且無法進(jìn)行電解液比重測量，所以如何判定它的好壞，預(yù)測貯備容量已成為當(dāng)今業(yè)界的一大難題。用電導(dǎo)儀測電池的內(nèi)阻是判定蓄電池好壞的一種有參考價(jià)值的方法，但尚不能準(zhǔn)確測定電池的好壞程度。目前，最可靠的方法還是放電法。在可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可使用性、維護(hù)性等方面綜合比較，應(yīng)選用四沖程油機(jī)為原動機(jī)發(fā)電機(jī)組。四沖程油機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，采用多缸均衡做功、增壓等一系列成熟技術(shù)適合于大容量機(jī)組的要求。其噪音小、污染小、性價(jià)比高。使用中把機(jī)組產(chǎn)生的熱量排到室外，保證機(jī)組周圍環(huán)境濕度不超過指標(biāo)要求。
3電源系統(tǒng)的維護(hù)與檢修
當(dāng)電源系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，應(yīng)先查明原因，分清是負(fù)載還是電源系統(tǒng)，是主機(jī)還是電池組。雖說開關(guān)電源系統(tǒng)主機(jī)有故障自檢功能，但它對面而不對點(diǎn)，對更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)生故障，顯示的故障內(nèi)容則可能有誤。對主機(jī)出現(xiàn)擊穿、斷保險(xiǎn)或燒毀器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動，否則會接連發(fā)生相同的故障。再好的設(shè)備也有壽命期，也會出現(xiàn)各類故障，但維護(hù)工作做得好可以延長壽命并減少故障的發(fā)生，不要因?yàn)楦咧悄堋⒚饩S護(hù)而忽略了本應(yīng)進(jìn)行的維護(hù)工作，預(yù)防在任何時候都是安全運(yùn)行的重要保障。高頻開關(guān)電源設(shè)備在正常使用情況下，主機(jī)的維護(hù)工作量很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區(qū)，空氣中的灰粒較多，灰塵將在機(jī)內(nèi)沉積，當(dāng)遇空氣潮濕時會引起主機(jī)控制紊亂造成主機(jī)工作失常，并發(fā)生不準(zhǔn)確告警。另大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應(yīng)徹底清潔一次。其次就是在除塵時檢查各連接件和插接件有無松動和接觸不牢的情況。由于整流器對瞬時脈沖干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。蓄電池除有存儲直流電能的功能外，其等效電容量的大小與蓄能電池容量大小成正比。因此，維護(hù)檢修蓄電池的工作是非常重要的，雖說蓄電池組目前都采用了免維護(hù)電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但因工作狀態(tài)對電池的影響并沒有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒有變，所以蓄電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應(yīng)每年進(jìn)行一次放電。放電前應(yīng)先對電池組進(jìn)行均衡充電，以達(dá)全組電池的均衡。放電過程中如有一只達(dá)到放電終止電壓時，應(yīng)停止放電，繼續(xù)放電須先排除落后電池后再放。核對性放電不是追求放出容量的百分比，而是關(guān)注并發(fā)現(xiàn)和處理落后電池，經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。平時每組電池至少應(yīng)有8只電池作標(biāo)示電池，作為了解全電池組工作情況的參考，對標(biāo)示電池應(yīng)定期測量并做好記錄。在日常維護(hù)中需經(jīng)常檢查的項(xiàng)目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無松動腐蝕現(xiàn)象，檢測連接條壓降；電池外觀是否完好，有無殼變形和滲漏；極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出；主機(jī)設(shè)備是否正常等。免維護(hù)電池要做到運(yùn)行、日常管理周到、細(xì)致和規(guī)范，保證設(shè)備保持良好的運(yùn)行狀況，從而延長使用年限；保證直流母線經(jīng)常保持合格的電壓和電池的放電容量；保證電池運(yùn)行和人員的安全可靠。這是電池維護(hù)的目的，也是電池運(yùn)行規(guī)程中包括的內(nèi)容和運(yùn)行規(guī)則。當(dāng)電池組中發(fā)現(xiàn)電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏的電池時，應(yīng)及時采用相應(yīng)的方法恢復(fù)和修復(fù)，對不能恢復(fù)和修復(fù)的電池要換掉。但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯(lián)在一起，否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換，以免影響到電源系統(tǒng)和設(shè)備主機(jī)。
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從這么多年從事通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)工作的經(jīng)驗(yàn)中，筆者了解到傳統(tǒng)的核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是相當(dāng)復(fù)雜的，不僅一二級核心網(wǎng)絡(luò)層次多，而且大量的網(wǎng)元導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，整網(wǎng)能耗偏高。以筆者設(shè)計(jì)的機(jī)房為例：機(jī)房空間有限，服務(wù)器的能耗非常高，導(dǎo)致散熱程度差，而且需要加裝空調(diào)，再加上每年擴(kuò)容的需要，交換機(jī)走線和設(shè)備布局的不合理，使機(jī)房無法實(shí)施更進(jìn)一步的節(jié)能降耗措施。因此建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)勢在必行。建立綠色核心網(wǎng)絡(luò)首先應(yīng)該優(yōu)化核心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)行網(wǎng)絡(luò)的扁平化管理，減少核心網(wǎng)中網(wǎng)元的數(shù)量，使核心設(shè)備上移，逐步使用集成度高，電信級別的平臺代替?zhèn)鹘y(tǒng)的服務(wù)器，同時建立專業(yè)的機(jī)房散熱管理方案，如采用自下而上的回風(fēng)流方式提高冷風(fēng)的利用率，尤其是在北方城市，這樣就可以有效減少機(jī)房空調(diào)的使用。
筆者還要強(qiáng)調(diào)一下，在工程前期調(diào)研及初設(shè)階段首先考慮選擇擁有綠色基站技術(shù)的供應(yīng)商和運(yùn)營商，例如華為和Vodafone。他們擁有IP組網(wǎng)、分布式基站、先進(jìn)功放、智能電源管理、多載頻技術(shù)、統(tǒng)一架構(gòu)等關(guān)鍵綠色技術(shù)。這樣設(shè)計(jì)的基站穩(wěn)定性、可靠性高，功耗能夠得到進(jìn)一步優(yōu)化，而且更有利于網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)升級。
二、充分利用軟件技術(shù)降低能耗
除提高設(shè)計(jì)水平和利用硬件升級等手段降低能耗以外，充分利用軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗也越來越重要。隨著軟件技術(shù)的飛速發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛，大到網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，小到CPU超頻。以筆者所在單位為例，通信網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其他單位基礎(chǔ)設(shè)施的更新?lián)Q代，如果頻繁地對網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型，將造成大量在線設(shè)備的退網(wǎng)淘汰以及更多的資源消耗，那么利用軟件技術(shù)提高現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的工作效率，從而降低能耗也是非常重要的手段。通過對上網(wǎng)用戶在線時間的統(tǒng)計(jì)分析，全網(wǎng)在忙時和閑時網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變換最大，那么就可以通過軟件調(diào)整核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主頻，讓它隨網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷變化，在閑時自動將設(shè)備處理能力降低，減少電能的消耗。
三、提高空間利用率降低設(shè)備冗余度
隨著通信產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，每年入網(wǎng)用戶日益增多，基站和設(shè)備間能夠利用的空間越來越小，設(shè)備密度也越來越大，電力消耗明顯提高，因此采用高集成度或分布式設(shè)計(jì)方案來減少基站和設(shè)備間的空間占用，使用體積更小，重量更輕，支持端口更多的設(shè)備來有效降低設(shè)備冗余度，對于降低能耗也是重要的綠色手段。對于高端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來講，性能和功能無疑是最重要的，功耗降低會以性能的降低為代價(jià)。一般的情況下，為保證功能、性能、業(yè)務(wù)卡的數(shù)量和運(yùn)行可靠，設(shè)備的功耗也會較大。這類設(shè)備數(shù)量較少，放置位置的環(huán)境情況也比較好。因此，在選擇高端設(shè)備方面我們只是把功耗指標(biāo)作為一個輔助的參考指標(biāo)。
對于低端的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如數(shù)量巨大的接入層交換機(jī)，雖然他們的功能都很強(qiáng)大，但是我們實(shí)際應(yīng)用時只會用到它的部分功能，完全可以通過犧牲一些我們不需要的性能來換取設(shè)備的功耗降低。現(xiàn)在有一些接入層交換機(jī)因?yàn)樽陨砉男。呀?jīng)實(shí)現(xiàn)了設(shè)備內(nèi)部無風(fēng)扇，這類產(chǎn)品就能很好地降低設(shè)備的功耗。對于低端網(wǎng)絡(luò)設(shè)備來說，采購過程中會把功耗作為一個比較重要的指標(biāo)來考慮
四、推崇綠色環(huán)保能源的使用
利用太陽能和風(fēng)能等混合能源，可更好地保護(hù)環(huán)境，減少污染物排放。在有條件的地區(qū)充分利用太陽能、風(fēng)能作為輔助能源，降低電能消耗，分解能源問題。在北方城市，利用季節(jié)明顯，冬季日夜溫差較大的特點(diǎn)，優(yōu)化基站、核心機(jī)房、設(shè)備間的通風(fēng)設(shè)計(jì)方案和溫度控制方案，充分利用自然環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)溫控的目的，減少冷卻系統(tǒng)和大功率空調(diào)的使用，降低能耗，建立更多能源使用的綠色通道，使能源利用率更高。
為了使通信產(chǎn)業(yè)向著更加綠色的方向發(fā)展，節(jié)能降耗勢在必行，讓我們共同努力，打造出更多的綠色通道，從技術(shù)上提高設(shè)備、能源的使用效率，減少不必要的損耗，以實(shí)際行動來保護(hù)環(huán)境，推動通信產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。
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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(jìn)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(jìn)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(jī)提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費(fèi)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(jī)車、電傳動的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)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(dāng)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(jī),交流電機(jī)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(dāng)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(bǔ)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(jìn)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(xì)加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機(jī)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(jī)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(biāo)志。據(jù)統(tǒng)計(jì),到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導(dǎo)體器件市場上已達(dá)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(jī)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(shí)現(xiàn)小型輕量化,機(jī)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(jì)算機(jī)高效率綠色電源
高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會,同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計(jì)算機(jī)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(hù)署l992年6月17日“能源之星"計(jì)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(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)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(shí)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(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)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(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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?fù)浣Y(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(jì)算機(jī)、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(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)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(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)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(jī)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(jī)實(shí)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(dá)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(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進(jìn)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(diǎn)。預(yù)計(jì)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(jī)電機(jī)。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(jìn)一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)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(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)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(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)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(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)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(jìn)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(jìn)一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)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(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)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(yùn)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(dá)(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(zhǔn)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(qiáng)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?fù)浣Y(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(diǎn),論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、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(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)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(dá)到近于理想的負(fù)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(jī)、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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(dāng)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(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī),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(jìn)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(jì)效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)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(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)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(jī)的體積,更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)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(yán)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(jī)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(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì),達(dá)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(jī)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(dú)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(fù)載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)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(jì)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(diǎn):便于計(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)算機(jī)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(biāo)準(zhǔn),如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)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(yán)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(jì)末,各種有源濾波器和有源補(bǔ)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(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
（北京中唐科華電力設(shè)備有限公司河北分公司 河北 邯鄲 056003）
【摘要】電力電子及開關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前發(fā)展，新技術(shù)的出現(xiàn)又會使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代，還會開拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。
關(guān)鍵詞 電力電子技術(shù)；發(fā)展
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導(dǎo)體器件，綜合自動控制、計(jì)算機(jī)(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學(xué)科邊緣交又技術(shù)。在各種高質(zhì)量、高效、高可靠性的電源中起關(guān)鍵作用，是現(xiàn)代電力電子技術(shù)的具體應(yīng)用。
當(dāng)前，電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機(jī)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(yuǎn)的將來，電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用，實(shí)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(jìn)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(jìn)入現(xiàn)代電力電子時代。
2.現(xiàn)代電力電子的應(yīng)用領(lǐng)域?
2.1計(jì)算機(jī)高效率綠色電源。?
（1）高速發(fā)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會，同時也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代，計(jì)算機(jī)全面采用了開關(guān)電源，率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。?
（2）計(jì)算機(jī)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(hù)署l992年6月17日“能源之星”計(jì)劃規(guī)定，桌上型個人電腦或相關(guān)的外圍設(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。?
（1）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(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)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(shí)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(kuò)大，單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。?
（2）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(hù)，且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)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。?
（1）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。?
（2）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(shí)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?fù)浣Y(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)。?
（1）不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、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(fù)載。為了在逆變器故障時仍能向負(fù)載提供能量，另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn)。?
（2）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(shí)現(xiàn)對UPS的智能化管理，進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。?
（3）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。?
（1）變頻器電源主要用于交流電機(jī)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(jī)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。?
（2）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(dá)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(diǎn)。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào)，96年引進(jìn)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(diǎn)。預(yù)計(jì)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(jī)電機(jī)。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(jìn)一步發(fā)展方向。?
2.6高頻逆變式整流焊機(jī)電源。?
（1）高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源，代表了當(dāng)今焊機(jī)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。?
（2）逆變焊機(jī)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。?
（3）由于焊機(jī)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(jī)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(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的，進(jìn)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。?
（4）國外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A，負(fù)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。?
（1）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(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV，電流達(dá)到0.5A以上，功率可達(dá)100KW。?
（2）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(jìn)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(jìn)一步減小。?
（3）國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制，市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷鳎捎萌珮蛄汶娏鏖_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(fù)載條件下，輸出直流電壓達(dá)到55kV，電流達(dá)到15mA，工作頻率為25.6kHz。?
2.8電力有源濾波器。?
（1）傳統(tǒng)的交流-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)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(dá)(70~80)%，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。?
（2）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(zhǔn)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)。?
（1）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(qiáng)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。?
（2）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?fù)浣Y(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(diǎn)，論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。?
（3）分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、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(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機(jī)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(dá)到近于理想的負(fù)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(jī)、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(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(dāng)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(jì)的5~l0%。無論是逆變式整流焊機(jī)，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(jìn)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(jì)效益，更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價(jià)值。?
3.2模塊化。?
（1）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(shí)質(zhì)上都屬于“標(biāo)準(zhǔn)”功率模塊(SPM)。近年，有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護(hù)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(jī)的體積，更方便了整機(jī)的設(shè)計(jì)制造。實(shí)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(yán)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(jī)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(yán)格、合理的熱、電、機(jī)械方面的設(shè)計(jì)，達(dá)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。?
（2）由此可見，模塊化的目的不僅在于使用方便，縮小整機(jī)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(dú)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(fù)載電流，一旦其中某個模塊失效，其它模塊再平均分擔(dān)負(fù)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(jì)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(diǎn)：便于計(jì)算機(jī)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(jì)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(jì)算機(jī)控制時，數(shù)字化技術(shù)就離不開了。?
3.4綠色化。?
（1）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(biāo)準(zhǔn)，如IEC555、IEC917、IECl000等。事實(shí)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(yán)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(jì)末，各種有源濾波器和有源補(bǔ)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(jì)批量生產(chǎn)各種綠色開關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。?
（2）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?fù)涞牟粩喑霈F(xiàn)，現(xiàn)代電源技術(shù)將在實(shí)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?fù)浜托滦偷目刂萍夹g(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(jì)出性能優(yōu)良的開關(guān)電源。
4.總而言之?
論文關(guān)鍵詞：開關(guān)電源,紋波,濾波器
1.引言
開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開關(guān)管開通和關(guān)斷的時間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開關(guān)電源和線性電源相比，紋波系數(shù)通常要大一些，但是紋波系數(shù)又是開關(guān)電源的一項(xiàng)重要指標(biāo)，如果紋波大就會影響電子電路的正常工作，出現(xiàn)信號源的不純凈，放大器噪聲與過載等問題。本文針對開關(guān)電源的紋波進(jìn)行研究，并提出抑制開關(guān)電源紋波的方法。
2.開關(guān)電源的原理
開關(guān)穩(wěn)壓電源的核心是電壓深度負(fù)反饋的脈沖寬度調(diào)制器，功率器件工作于開關(guān)狀態(tài)，因此功率低，效率高。開關(guān)電源因省去了笨重的工頻變壓器而使體積和重量都有不同程度的減少和減輕，被廣泛地應(yīng)用在許多輸出電壓、輸出電流較為穩(wěn)定的場合，開關(guān)電源的主電路圖如圖1。
圖1開關(guān)電源主電路圖
由電路圖可以看出，市電經(jīng)整流濾波后變?yōu)?11V高壓，經(jīng)K1K4功率開關(guān)管有序工作后，變?yōu)槊}沖信號加至高頻變壓器的初級，脈沖的高度始終為311V。當(dāng)K1、K4開通時，311V高壓電流經(jīng)K1正向流入主變壓器初級，經(jīng)K4流出，在變壓器初級形成一個正向脈沖，同理，當(dāng)K2、K3開通時，311V高壓電流經(jīng)K3反向流入主變壓器初級，經(jīng)K2流出，在變壓器初級形成一個反向脈沖。由于開關(guān)電源的工作原理，使其紋波噪聲不可避免，而開關(guān)電源發(fā)展的重要方向是高頻、高可靠、低紋波。為了抑制干擾紋波，減少在感應(yīng)回路中的電壓，防止電源紋波影響下一級電路的性能有必要先分析一下開關(guān)電源紋波產(chǎn)生的原因。
3.開關(guān)電源紋波產(chǎn)生的原因
我們最終的目的是要把輸出紋波降低到可以忍受的程度，達(dá)到這個目的最根本的解決方法就是要盡量避免紋波的產(chǎn)生，隨著SWITCH的開關(guān)，電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動的。所以在輸出端也會出現(xiàn)一個與SWITCH同頻率的紋波，一般所說的紋波就是指這個。
另外，SWITCH一般選用雙極性晶體管或者M(jìn)OSFET，不管是哪種，在其導(dǎo)通和截止的時候，都會有一個上升時間和下降時間。這時候在電路中就會出現(xiàn)一個與SWITCH上升下降時間的頻率相同或者奇數(shù)倍頻的噪聲，一般為幾十兆赫。
如果是AC／DC變換器，除了上述兩種紋波（噪聲）以外，還有AC噪聲，頻率是輸入AC電源的頻率，為50～60Hz左右。還有一種共模噪聲，是由于很多開關(guān)電源的功率器件使用外殼作為散熱器，產(chǎn)生的等效電容導(dǎo)致的。
4.開關(guān)電源紋波抑制方法
對于開關(guān)電源紋波，理論上和實(shí)際上都是一定存在的。為了實(shí)現(xiàn)開關(guān)電源的低紋波輸出，對低頻電源噪聲必須采取濾波措施；對于高頻噪聲，開關(guān)電源需要依靠功率器件對輸入直流電壓進(jìn)行高頻變脈寬波斬波而后整流濾波實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓輸出的。受功率器件開關(guān)損耗的限制，電源的開關(guān)頻率一般取20KHz-100KHz，開關(guān)頻率越高，電感電容越大，則輸出波紋越小。在其輸出端含有與斬波頻率同頻的高噪聲，其大小主要和開關(guān)電源的開關(guān)頻率及輸出濾波器的結(jié)構(gòu)和參數(shù)有關(guān)。下面我們提出抑制或減少電源紋波的有效方法：
1．加大電感和輸出電容濾波
根據(jù)開關(guān)電源的公式，電感內(nèi)電流波動大小和電感值成反比，輸出紋波和輸出電容值成反比。所以加大電感值和輸出電容值可以減小紋波。
同樣，輸出電容Co與紋波電壓Vp_p的關(guān)系：Co=Ipk（Ton+Toff）/8Vripple（p_p），可以看出，加大輸出電容值可以減小紋波。通常的做法，對于輸出電容，使用鋁電解電容以達(dá)到大容量的目的。但是電解電容在抑制高頻噪聲方面效果不是很好，而且等效串聯(lián)電阻（ESR）也比較大，所以會在它旁邊并聯(lián)一個陶瓷電容，來彌補(bǔ)鋁電解電容的不足。同時，開關(guān)電源工作時，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開關(guān)變化的。這時輸入電源不會很好地提供電流，通常在靠近電流輸入端，并聯(lián)電容來提供電流。
2．二級濾波，再加一級LC濾波器。
LC濾波器對噪紋波的抑制作用比較明顯，根據(jù)要除去的紋波頻率選擇合適的電感電容構(gòu)成濾波電路，一般能夠很好的減小紋波。但是這種情況下需要考慮反饋比較電壓的采樣點(diǎn)。采樣點(diǎn)選在LC濾波器之前，輸出電壓會降低。因?yàn)槿魏坞姼卸加幸粋€直流電阻，當(dāng)有電流輸出時，在電感上會有壓降產(chǎn)生，導(dǎo)致電源的輸出電壓降低，而且這個壓降是隨輸出電流變化的。
采樣點(diǎn)選在LC濾波器之后，這樣輸出電壓就是我們所希望得到的電壓，這樣的缺點(diǎn)是在電源系統(tǒng)內(nèi)部引入了一個電感和一個電容，有可能會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
3．開關(guān)電源輸出之后，接低壓差線性穩(wěn)壓器（LDO）濾波。
這是減少紋波和噪聲最有效的辦法，輸出電壓恒定，不需要改變原有的反饋系統(tǒng)，但也是成本最高，功耗最高的辦法。任何一款LDO都有一項(xiàng)指標(biāo)：噪音抑制比。對幾百千赫的開關(guān)紋波，LDO的抑制效果非常好。但在高頻范圍內(nèi)，該LDO的效果就不那么理想了。
4．正確合理的印制電路板（PCB）布線
開關(guān)電源PCB排版是開發(fā)電源產(chǎn)品中的一個重要過程。
對減小紋波，開關(guān)電源的PCB布線也非常關(guān)鍵，許多情況下，一個在紙上設(shè)計(jì)得非常完美的電源可能在初次調(diào)試時無法正常工作，原因是該電源的PCB排版存在著許多問題。開關(guān)電源的紋波太大，或者開關(guān)電源產(chǎn)生的電磁干擾影響到其電子產(chǎn)品的正常工作，所以正確合理的電源PCB排版就變得非常重要。注意PCB的布局、布線和接地，可以減少開關(guān)電源波紋。
在選用濾波元件時，一般只說要滿足脈動要求，在安裝尺寸容許的前提下，采用較大的L較小的C或采用較小的L較大的C均可。但是在實(shí)際中需要考慮輸出電壓沖擊值及其動態(tài)響應(yīng)特征，電感量愈大，沖擊值越大，動態(tài)響應(yīng)也越大。
濾波器的計(jì)算式復(fù)雜的，在設(shè)計(jì)中，常常是按照一定的范圍選取L和C，通過在線路中試驗(yàn)，測試各項(xiàng)指標(biāo)，并根據(jù)測試值修正元件值，以選取合適的元件，電容器要選高頻性能好的無感聚苯乙烯電容、陶瓷電容、鋁電解電容等。
5.結(jié)束語
開關(guān)電源由于功耗小效率高，體積小，重量輕，穩(wěn)壓范圍廣，電路形式靈活等特點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、通信等各類電子設(shè)備。本文提出的抑制開關(guān)電源波紋方法我們在設(shè)計(jì)開關(guān)電源的時都有研究及使用，這些方法有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，選擇合適的方法關(guān)鍵是根據(jù)自己的設(shè)計(jì)要求，比如產(chǎn)品體積，成本，開發(fā)周期等。
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【關(guān)鍵詞】 直流系統(tǒng) 變電站 蓄電池 均衡回路
一、蓄電池及現(xiàn)行監(jiān)測方法
1.1蓄電池
閥控式密閉鉛酸蓄電池因其日常維護(hù)的方便以及穩(wěn)定性較強(qiáng)、占地小、不用加水等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用在各供電企業(yè)，但是閥控式密閉對工作環(huán)境和充放電要求比較嚴(yán)格，不允許對蓄電池進(jìn)行過充和欠充，但還是常常由于過充和欠充對蓄電池產(chǎn)生影響，大大縮短了蓄電池的使用壽命，因此研發(fā)一種有效防止蓄電池過充和欠充的監(jiān)測技術(shù)將會大大延長現(xiàn)有蓄電池的使用壽命。
1.2現(xiàn)有蓄電池監(jiān)測方法及效果
1、核對性容量測試法：該方法主要是將蓄電池組以0.1C的電流進(jìn)行放電，原理上是可以測量出該組蓄電池的容量（即在交流掉電時，蓄電池組能持續(xù)對外供電的能力），但是這種方法在放電時會讓原本蓄電池中容量小的蓄電池提前放電完畢產(chǎn)生過放，充電時會讓原本蓄電池中沒有將容量放完的蓄電池提前充電完成產(chǎn)生過充，僅僅能發(fā)現(xiàn)問題，而不能解決問題，且該方法操作復(fù)雜，中間間隔周期一般較長。
2、內(nèi)阻測試法：該方法通過測試蓄電池組中各節(jié)蓄電池的內(nèi)阻進(jìn)行檢測蓄電池的好壞，但是由于內(nèi)阻測試會受到蓄電池組中各節(jié)蓄電池的差異、電壓、溫度等影響，在早期無法發(fā)現(xiàn)問題，不能進(jìn)行有效的預(yù)防，當(dāng)發(fā)現(xiàn)時各節(jié)蓄電池的差異已相差過大。
3、電壓巡檢法：該方法通過實(shí)時電壓巡檢來判斷電池的狀態(tài)，由于蓄電池組平時都處在充電機(jī)的浮充狀態(tài)，各節(jié)蓄電池的電壓雖有差異但是不經(jīng)過斷掉充電機(jī)無法發(fā)現(xiàn)真實(shí)的差異，只能檢測出性能已非常劣化的電池。
二、電壓均衡回路對蓄電池維護(hù)的研究
2.1導(dǎo)致蓄電池過充過放的原因
閥控式密閉鉛酸蓄電池由于其自身的差異即使是同批次的蓄電池也不能做到容量完全的一致，在組成蓄電池組后經(jīng)過一段時間的運(yùn)行差異會越來越大，以2V蓄電池浮充狀態(tài)為標(biāo)準(zhǔn)，假如浮充電壓為2.25V，每組電池20節(jié)，那么浮充電壓為2.25V*20=45V，當(dāng)蓄電池組的組壓為45V時，由于電池的差異會導(dǎo)致某幾節(jié)高于2.25V，某幾節(jié)低于2.25V，電壓高的電池就會長期處于過充狀態(tài)，會導(dǎo)致電池板柵腐蝕加速，活性物質(zhì)松動，嚴(yán)重時甚至導(dǎo)致電池鼓肚變形。如此下去會導(dǎo)致這種差異越來越大。由于蓄電池串聯(lián)在一起進(jìn)行充電放電，而現(xiàn)有的蓄電池在線監(jiān)測裝置又無法針對某幾節(jié)電池單獨(dú)進(jìn)行放電，因此這種差異無法消失，導(dǎo)致蓄電池組整組性能越來越差，進(jìn)入惡性循環(huán)狀態(tài)。怎樣讓蓄電池組跳出這種惡性循環(huán)狀態(tài)，這是本文的重點(diǎn)研究方向。
2.2電壓均衡回路在蓄電池在線監(jiān)測裝置中的應(yīng)用
2.2.1電壓均衡回路設(shè)計(jì)思想
在整組蓄電池中，由于充電機(jī)設(shè)置的組壓是根據(jù)全部蓄電池完全處于浮充狀態(tài)計(jì)算得來，因此有過充的蓄電池存在便會有欠充的蓄電池存在，不將過充的蓄電池電壓降下來充電機(jī)就不會對蓄電池組進(jìn)行充電，欠充的蓄電池便會繼續(xù)存在。所以解決問題的關(guān)鍵在于能否將過充的蓄電池恢復(fù)至正常狀態(tài)，由于蓄電池串聯(lián)的特性，整組放電會連帶欠充的蓄電池一起放電，只有單節(jié)蓄電池構(gòu)成一個小型的均衡回路，通過該回路進(jìn)行小電流的放電，才會使欠充的蓄電池進(jìn)行充電，如圖1所示：
2.2.2電壓均衡回路工作原理
1、系統(tǒng)構(gòu)成及各部分功能：如圖1所示蓄電池在線監(jiān)測設(shè)備可分為實(shí)時監(jiān)測和均衡回路兩部分：實(shí)時監(jiān)測為監(jiān)測蓄電池的電壓、溫度以及監(jiān)測流經(jīng)均衡回路的電流也可通過監(jiān)測充電機(jī)當(dāng)前的狀態(tài)計(jì)算出蓄電池的狀態(tài)（充電狀態(tài)或放電狀態(tài)、當(dāng)前的電流值等）；均衡回路為一橫跨蓄電池兩端的小型放電回路，根據(jù)實(shí)時監(jiān)測傳回的數(shù)據(jù)進(jìn)行工作。
2、電壓均衡回路的工作：假設(shè)系統(tǒng)工作的蓄電池組為某一變電站的108節(jié)蓄電池，浮充電壓為2.25V，充電機(jī)的浮充電壓為：108*2.25V=243V，在最理想的狀態(tài)下，蓄電池組中各蓄電池的電壓應(yīng)都為2.25V，顯然這種情況是不可能發(fā)生的，各蓄電池之間一定會存在一定的電壓差，對于新投運(yùn)或維護(hù)較好的蓄電池組有時這種差值會比較小處于一種可接受的范圍內(nèi)，但隨著投運(yùn)時間越來越長這種差值便不斷擴(kuò)大，而電壓均衡回路則能將這種差異不斷縮小并維持在一定的范圍內(nèi)。
具體的工作為：（1）、先由監(jiān)測裝置根據(jù)蓄電池組的相關(guān)參數(shù)計(jì)算出每節(jié)蓄電池的平均電壓Vave，可人工設(shè)置均衡均差值，也可使用默認(rèn)值；（2）、監(jiān)測裝置對實(shí)時監(jiān)測電路傳輸回的當(dāng)前各節(jié)蓄電池電壓值進(jìn)行計(jì)算后與設(shè)置的均衡均差值進(jìn)行比較，當(dāng)差值大于設(shè)定的均差值后，監(jiān)測裝置下發(fā)均衡命令和平均電壓值；（3）、均衡回路控制電路受到均衡命令后通過判斷所監(jiān)測蓄電池電壓與平均電壓大小后，控制均衡回路的通斷；（4）、當(dāng)電壓高的蓄電池通過均衡回路放電后，便會使蓄電池組的組壓降低，誘導(dǎo)充電機(jī)對蓄電池組充電，此時蓄電池組中沒有開通均衡回路的電池（即電壓低的電池）進(jìn)入充電狀態(tài)；（5）、根據(jù)設(shè)置的均差值對電池進(jìn)行充放電，進(jìn)入動態(tài)平衡。
2.2.3電壓均衡回路意義
（1）、延長蓄電池使用壽命：解決了蓄電池組中各節(jié)蓄電池因電壓差值過大產(chǎn)生的過充和欠充，動態(tài)的并將這種差值維持在一定的范圍內(nèi)，避免了蓄電池因過充和欠充造成的壽命縮短等問題；（2）、提高蓄電池組可靠性：以前的蓄電池組中因存在欠充的蓄電池會導(dǎo)致在對外供電或核對性放電時，無法達(dá)到蓄電池組設(shè)計(jì)的容量要求，電池電壓的均衡是滿足蓄電池容量的充分條件，從這個意義上講，均衡回路保證了蓄電池組的可靠性，也保證了直流系統(tǒng)的可靠性；（3）、減輕人員維護(hù)負(fù)擔(dān)、保護(hù)環(huán)境：由于均衡的自動化進(jìn)行，維護(hù)人員可通過后臺監(jiān)測電壓數(shù)據(jù)便可清晰得知當(dāng)前電池的狀態(tài)和均衡效果，減輕人員到現(xiàn)場維護(hù)的負(fù)擔(dān)，同時由于延長了蓄電池組的更換周期，減少了舊電池對環(huán)境造成的影響。
三、結(jié)論
本文主要就電壓均衡回路在變電站蓄電池在線監(jiān)測裝置的應(yīng)用的課題，通過從可靠性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性等方面探討了應(yīng)用的可行性，能夠很好解決現(xiàn)有蓄電池組因電壓不均衡造成的蓄電池過充和欠充的問題，但是由于閥控式密閉鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)的復(fù)雜，在日常的維護(hù)工作中，不論是在維護(hù)理論還是測試設(shè)備上都需要不斷的改進(jìn)、完善，來確保蓄電池組的安全穩(wěn)定的工作，不斷提高知識水平，使電力系統(tǒng)更加安全、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，提升電力企業(yè)的良好社會形象。
參 考 文 獻(xiàn)
[1] 術(shù)守喜.亓學(xué)廣.陶鑫.劉惠萍，閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命及失效分析.《通信電源技術(shù)》， 2006年06期
