通信電源技術發展趨勢及標準研究方向

　　電源技術屬於電力電子技術的範疇,是集電力變換、現代電子、自動控制等多學科於一體的邊緣交叉技術,現今已廣泛應用到工業、能源、交通、信息、航空、國防、教育、文化等領域。

　　通信電源在整個通信行業中所占比例雖然不大,但它是整個通信網絡的關鍵基礎設施,是通信網絡上一個完整而又不可替代的獨立專業。隨著電信技術的飛速發展,電信網絡結構日益複雜,信息技術的發展又對電源技術提出了更高的要求,例如:節能、節電、節材、縮體、減重、環保、可靠、安全等,這就迫使電源工作者應朝著高效率節能、網絡化管理、全數位化控制、低電流諧波處理技術(綠色電源)的方向研發拓展和不斷探索,並利用各種相關技術製造出合格電源產品,以滿足現代通信網的技術需求。

　　一、電源技術發展趨勢

　　1.高效率節能

　　(1)高頻變化仍是電源技術發展的主流

　　電源技術的精髓是電能變換,即利用電能變化技術將市電或電池等一次電源變換成適用於各種用電對象的二次電源。其中,開關電源在電源技術中占有重要地位,從10kHz發展到高穩定度、大容量、小體積、開關頻率達到兆赫茲級,開關電源的發展為高頻變化提供了硬體基礎,促進了現代電源技術的繁榮和發展。

　　所謂高頻變化,是指靠諧振變換、移相諧振、零開關PWM、零過渡PWM等電路拓撲理論和功率因數校正、有源箝位、並聯均流、同步整流、高頻磁放大器、高速編程、遙感遙控、微機監控等新的理論和技術來指導的現代電源技術。高頻化帶來的最直接好處是降低原材料消耗,使得電源裝置小型化,並加快系統的動態反應,推動電源進入更廣闊的應用領域,特別是高新技術領域。

　　在高頻變化的相關技術中,軟開關技術、准諧振技術的研究趨於成熟穩定,具有代表性的是上述提到的諧振變換、移相諧振、零開關PWM、零過渡PWM等理論,這些新技術減少了過去硬開關模式下電源設備開通時開關器件在開關過程中電壓上升/下降和電流上升/下降波形交疊產生的損耗和噪聲,實現了零電壓/零電流開關,降低損耗的同時提高了電源系統的穩定性和效率,同時,有源功率因數校正技術(APFC)的開發與應用,提高了AC-DC開關電源功率因數,既治理了電網的諧波"污染",又提高了開關電源的整體效率。

　　(2)功率集成技術簡化電源結構

　　功率集成技術簡化了電源結構,使其向模塊化、集成化方向發展,以高度集成的矽晶片為例,其內部元件數目就減少了2/3以上,結構也更加緊密,相比於分立元件的布局減小了雜散電感、分布電容及連線電阻,降低損耗的同時提高了效率。

　　2.網絡化管理

　　隨著網際網路技術應用日益普及和信息處理技術的不斷發展,通信系統從以前的單機或小局域系統逐漸發展至大區域網系統或廣域網系統,這就要求保護通信網際網路終端的電源設備必須具備數據處理和網絡通信能力,而要通過RS-232接口實現網絡化通信就要求電源設備必須具備以下功能:

　　(1)具有智能型人機界面,使網絡技術人員可以隨時監視電源設備運行狀態和各項技術參數；

　　(2)具有各種保護、告警和數據信息存儲、處理、列印等功能；

　　(3)具有遠程開關機功能使網絡技術人員可定時開關交流或備用電源

　　3.全數位化控制

　　通信設施所處環境越來越複雜,人煙稀少、交通不便都增大了維護的難度。此時,數位化技術就表現出了傳統模擬技術無法實現的優勢,如對AC/DC整流穩壓、DC/AC逆變、SPWM、同步鎖相、蓄電池的管理等。隨著微處理器和監控軟體的引入,採用全數位化控制技術的電源的自我監控能力普遍增強,可以實時監視設備本身的各種運行參數和狀態,並具備了預警功能和故障診斷功能,有效地實現了通信動力設備無人值守與遠程監控,大大提高了設備的可靠性和對用戶的適應性。

　　4.低電流諧波處理技術

　　在通信電源開發、生產早期,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:傳統的在線式電源輸入AC/DC部分通常採用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈衝狀,導通角約為π/3,波峰因數大於純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網帶來了嚴重的污染,使電網波形失真,實際負荷能力降低,對於三相四線制的電網來說,還很有可能因中性線電流過大而出現不安全隱患。

　　隨著網絡時代人們環保意識和安全意識的增強以及電力電子技術、功率器件的發展,低諧波輸入技術正在逐漸成熟並被推廣使用,通信電源中採用有源諧波處理技術已勢在必行。低諧波輸入不但可以改善電源對電網的負載特性,減少對其他網絡設備的諧波干擾,同時也大大提高了電源的源效應。可以預見,網絡時代通信電源必將逐漸發展成為低諧波輸入的新一代綠色電源。

　　5.電池及電池組的小型化、環保化和智能化

　　目前,電池在我們的日常生活、工作以及生產科研領域起到了越來越重要的作用。蓄電池在通信領域裡作為後備電源,是確保通信設備正常運行的最後一道防線,其質量的優劣對保證後備直流電源正常運行尤為重要。隨著微電子領域關鍵技術的突破,數位化硬體平台得到迅速發展,電池及電池組趨向於小型化、環保化和智能化,我國對於高能高效電池(包括鋰離子蓄電池)、燃料電池(綠色能源),新型材料,自動化、智能化技術以及技術標準也都加大了研究力度。

　　二、通信電源技術標準研究

　　為了保障通信電源系統設備穩定、可靠地運行,提高電源產品的技術與質量,信息產業部電信研究院通信電源技術工作委員會在《通信電源標準體系》的基礎上,根據通信需求(同時要考慮我國邊遠地區或動力電無法接到的地方)及電源技術發展趨勢,結合國內外企業研發、生產的實際情況,提出了電源標準下一步的研究課題方向及2007年研究、制修訂工作的重點,以不斷補充和完善我國通信電源系統設備的技術標準體系。

　　1.近期電源標準的研究方向

　　電源系統、系統可靠、安全評估的研究

　　蓄電池、UPS、開關電源和

　　柴油發電機組如何保證供電系統安全的研究

　　降低通信電源能源損耗(節能)的技術要求研究

　　下一代通信網絡對通信電源的要求研究

　　燃料電池在通信領域中應用的探討

　　2.2007年電源標準重點研究與制修訂課題

　　通信設備用直流遠供電源系統

　　數據通信用電源系統

　　通信用後備式鋰離子蓄電池組技術報告

　　接入網設備與遠端模塊電源系統的綜合再利用(在立國標項)

　　基站節能系統技術規範??智能通風部分(在立國標項)

　　基站節能系統技術規範??智能換熱器部分(在立國標項)

　　離網型通信用風光互補供電系統

　　通信中心機房環境條件

　　通信用綜合集裝櫃

　　對YD/T1058通信用高頻開關組合電源、YD/T502通信專用柴油發電機組、YD/T1095通信用不間斷電源UPS等產品的標準修訂

　　電源技術的發展實際上是圍繞著提高效率、提高性能、小型輕量化、安全可靠、消除電力公害、減少電磁干擾和電噪聲的軌跡進行不懈研究。21世紀的電源裝置和系統對上述技術的需求將更加強烈,這也是電源技術和產業的必然發展趨勢。

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