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通信电源--电信网的动力"泵"通信电源技术发展趋势及标准研究方向

 摘 自: 新浪科技发布时间: 2007-2-5 0:00:00
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 通信世界

  信息产业部电信研究院通信电源技术工作委员会 熊兰英

  电源技术属于电力电子技术的范畴,是集电力变换、现代电子、自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术,现今已广泛应用到工业、能源、交通、信息、航空、国防、教育、文化等领域。

  通信电源在整个通信行业中所占比例虽然不大,但它是整个通信网络的关键基础设施,是通信网络上一个完整而又不可替代的独立专业。随着电信技术的飞速发展,电信网络结构日益复杂,信息技术的发展又对电源技术提出了更高的要求,例如:节能、节电、节材、缩体、减重、环保、可靠、安全等,这就迫使电源工作者应朝着高效率节能、网络化管理、全数字化控制、低电流谐波处理技术(绿色电源)的方向研发拓展和不断探索,并利用各种相关技术制造出合格电源产品,以满足现代通信网的技术需求。

  一、电源技术发展趋势

  1.高效率节能

  (1)高频变化仍是电源技术发展的主流

  电源技术的精髓是电能变换,即利用电能变化技术将市电或电池等一次电源变换成适用于各种用电对象的二次电源。其中,开关电源在电源技术中占有重要地位,从10kHz发展到高稳定度、大容量、小体积、开关频率达到兆赫兹级,开关电源的发展为高频变化提供了硬件基础,促进了现代电源技术的繁荣和发展。

  所谓高频变化,是指靠谐振变换、移相谐振、零开关PWM、零过渡PWM等电路拓扑理论和功率因数校正、有源箝位、并联均流、同步整流、高频磁放大器、高速编程、遥感遥控、微机监控等新的理论和技术来指导的现代电源技术。高频化带来的最直接好处是降低原材料消耗,使得电源装置小型化,并加快系统的动态反应,推动电源进入更广阔的应用领域,特别是高新技术领域。

  在高频变化的相关技术中,软开关技术、准谐振技术的研究趋于成熟稳定,具有代表性的是上述提到的谐振变换、移相谐振、零开关PWM、零过渡PWM等理论,这些新技术减少了过去硬开关模式下电源设备开通时开关器件在开关过程中电压上升/下降和电流上升/下降波形交叠产生的损耗和噪声,实现了零电压/零电流开关,降低损耗的同时提高了电源系统的稳定性和效率,同时,有源功率因数校正技术(APFC)的开发与应用,提高了AC-DC开关电源功率因数,既治理了电网的谐波“污染”,又提高了开关电源的整体效率。

  (2)功率集成技术简化电源结构

  功率集成技术简化了电源结构,使其向模块化、集成化方向发展,以高度集成的硅晶片为例,其内部元件数目就减少了2/3以上,结构也更加紧密,相比于分立元件的布局减小了杂散电感、分布电容及连线电阻,降低损耗的同时提高了效率。

  2.网络化管理

  随着互联网技术应用日益普及和信息处理技术的不断发展,通信系统从以前的单机或小局域系统逐渐发展至大局域网系统或广域网系统,这就要求保护通信互联网终端的电源设备必须具备数据处理和网络通信能力,而要通过RS-232接口实现网络化通信就要求电源设备必须具备以下功能:

  (1)具有智能型人机界面,使网络技术人员可以随时监视电源设备运行状态和各项技术参数;

  (2)具有各种保护、告警和数据信息存储、处理、打印等功能;

  (3)具有远程开关机功能,使网络技术人员可定时开关交流或备用电源。

  3.全数字化控制

  通信设施所处环境越来越复杂,人烟稀少、交通不便都增大了维护的难度。此时,数字化技术就表现出了传统模拟技术无法实现的优势,如对AC/DC整流稳压、DC/AC逆变、SPWM、同步锁相、蓄电池的管理等。随着微处理器和监控软件的引入,采用全数字化控制技术的电源的自我监控能力普遍增强,可以实时监视设备本身的各种运行参数和状态,并具备了预警功能和故障诊断功能,有效地实现了通信动力设备无人值守与远程监控,大大提高了设备的可靠性和对用户的适应性。

  4.低电流谐波处理技术

  在通信电源开发、生产早期,人们主要集中研究电源的输出特性,较少考虑到电源的输入特性。例如:传统的在线式电源输入AC/DC部分通常采用桥式整流滤波电路,其输入电流呈脉冲状,导通角约为π/3,波峰因数大于纯电阻负载的1.4倍。这些谐波电流大的电源给电网带来了严重的污染,使电网波形失真,实际负荷能力降低,对于三相四线制的电网来说,还很有可能因中性线电流过大而出现不安全隐患。

  随着网络时代人们环保意识和安全意识的增强以及电力电子技术、功率器件的发展,低谐波输入技术正在逐渐成熟并被推广使用,通信电源中采用有源谐波处理技术已势在必行。低谐波输入不但可以改善电源对电网的负载特性,减少对其他网络设备的谐波干扰,同时也大大提高了电源的源效应。可以预见,网络时代通信电源必将逐渐发展成为低谐波输入的新一代绿色电源。

  5.电池及电池组的小型化、环保化和智能化

  目前,电池在我们的日常生活、工作以及生产科研领域起到了越来越重要的作用。蓄电池在通信领域里作为后备电源,是确保通信设备正常运行的最后一道防线,其质量的优劣对保证后备直流电源正常运行尤为重要。随着微电子领域关键技术的突破,数字化硬件平台得到迅速发展,电池及电池组趋向于小型化、环保化和智能化,我国对于高能高效电池(包括锂离子蓄电池)、燃料电池(绿色能源),新型材料,自动化、智能化技术以及技术标准也都加大了研究力度。

  二、通信电源技术标准研究

  为了保障通信电源系统设备稳定、可靠地运行,提高电源产品的技术与质量,信息产业部电信研究院通信电源技术工作委员会在《通信电源标准体系》的基础上,根据通信需求(同时要考虑我国边远地区或动力电无法接到的地方)及电源技术发展趋势,结合国内外企业研发、生产的实际情况,提出了电源标准下一步的研究课题方向及2007年研究、制修订工作的重点,以不断补充和完善我国通信电源系统设备的技术标准体系。

  1.近期电源标准的研究方向

  —电源系统、系统可靠、安全评估的研究

  —蓄电池、UPS、开关电源和柴油发电机组如何保证供电系统安全的研究

  —降低通信电源能源损耗(节能)的技术要求研究

  —下一代通信网络对通信电源的要求研究

  —燃料电池在通信领域中应用的探讨

  2.2007年电源标准重点研究与制修订课题

  —通信设备用直流远供电源系统

  —数据通信用电源系统

  —通信用后备式锂离子蓄电池组技术报告

  —接入网设备与远端模块电源系统的综合再利用(在立国标项)

  —基站节能系统技术规范——智能通风部分(在立国标项)

  —基站节能系统技术规范——智能换热器部分(在立国标项)

  —离网型通信用风光互补供电系统

  —通信中心机房环境条件

  —通信用综合集装柜

  —对YD/T1058通信用高频开关组合电源、YD/T502通信专用柴油发电机组、YD/T1095通信用不间断电源UPS等产品的标准修订

  电源技术的发展实际上是围绕着提高效率、提高性能、小型轻量化、安全可靠、消除电力公害、减少电磁干扰和电噪声的轨迹进行不懈研究。21世纪的电源装置和系统对上述技术的需求将更加强烈,这也是电源技术和产业的必然发展趋势。

 

 
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