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通信電源技術發展的趨勢及行業標準2019-06-12

通信電源、穩壓器在整個通信行業中雖然占的比例比較小,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。對于電源產品來說也是最基礎的,產品技術的發展和變化速度也不同于其他通信產品,電源產品的種類繁多,包括高頻開關電源設備、半導體整流設備、直流-直流模塊電源、直流-直流變換設備、逆變電源設備、交、直流配電設備、交流穩壓器、交流不間斷電源(UPS)、鉛酸蓄電池、移動通信手持機電池、發電機組、集中監控系統等,主要歸納為以下三方面并重點介紹這幾方面產品技術的發展趨勢及標準研究方向:

1、電力電子設備 

目前互聯網技術在通信行業中的快速發展,支持通信互聯網終端設備的電源設備也正朝著高效率拓展、網絡化管理、全數字化控制、低電流諧波處理技術(綠色電源)的方向發展。

(1)高效率的拓展 

新型高性能器件的不斷研發、涌現與應用,促進了電源產品的升級換代,使得電源的開關頻率高達300~400kHz,小功率電源已實現1MHz的開關頻率,提高了電源功率密度,對電源技術進步與發展起著重要的支撐作用。 

例如:絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場效應晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應晶體管(SIT)、超過恢復二極管、無感電容器、無感電阻器、新型磁材料和變壓器、EMI濾波器等。 

軟開關技術、準諧振技術的研究趨于成熟穩定,具有代表性的是諧振變換、移相諧振、零開關PWM、零過渡PWM等電路拓撲新理論,重心就是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,提高電源系統的穩定性和效率。

(2)網絡化管理 

隨著互聯網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兄域系統發展至大局域網系統、廣域網系統,則支持保護通信互聯網終端設備的電子開關方面的電源設備必須具備數據處理和通信能力,并要通過RS232接口實現網絡化通信就必須能完成以下功能: 

有智慧型人機界面,使網絡技術人員可以隨時監視電源設備運行狀態、各項技術參數; 

有各種保護、告警和數據信息存儲、處理、打印等功能; 

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)全數字化控制 

通信設施所處環境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都增大了維護的難度,數字化技術表現出了傳統模擬技術無法實現的優勢,對通信電源內所有控制技術,如AC/DC整流穩壓、DC/AC逆變、SPWM、同步鎖相、蓄電池的管理等等。將隨著微處理器和監控軟件的引入,電源的自我監控能力普遍增強,可以實時地監控設備本身的各種運行參數和狀態,預警功能和故障診斷功能,有效地實現了通信動力設備的無人職守與遠程監控,維護人員可遠程觀察電源設備的運行參數和狀態,當出現故障時,可將故障信息及時上報,并可利用電話、傳真、尋呼等通信手段通知值班人員,加快故障排除的效率。 

采用全數字化控制技術,有效地縮小電源體積降低了成本,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,比較少地考慮電源的輸入特性。例如:傳統的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數大于純電阻負載的1.4倍,由于大量使用諧波電流大的電源將給電網帶來嚴重的污染,使電網波形失真、降低實際負荷能力,尤其對于三相四線制將導致過大中性線電流帶來不安全隱患。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,軟體諧波處理技術也正在逐漸成熟并推廣應用,通信電源中采用有源諧波處理技術也是勢在必行,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,因而網絡時代通信電源也必將逐漸是低諧波輸入的新一代綠色電源。

2、電池設備 

電池是將電能轉化成化學能儲存起來,在需要時再將化學能轉化為電能的一種儲能裝置。在信息化社會中,高科技電子電源設備與人們的生活已息息相關,后備直流電源的應用也越來越廣泛,作為后備直流電源重要組成部分的蓄電池,其質量的優劣對保證后備直流電源正常運行就顯得尤為重要。因此,通信業的發展對供電系統要求是既合理又要安全、穩定、可靠,促進了蓄電池的技術不斷開拓更新,制造工藝的提高又保證電池的各項技術指標、性能的穩定可靠,增大了電池的使用壽命。 

(1)新固化和化成技術 

固化是VRLA電池生產的重要工序,對電池的初期容量、壽命都有較大影響。傳統的固化工藝形成3PbO2.PbO2.H2O(3BS),若采用800C下高溫和膏技術可得到4PbO2.PbO2(4BS),4BS制造的電池不僅容量高而且壽命長?;蛇^程中采用監控軟件,可以提高化成工序的生產效率及產品質量。采用紅丹可縮短固化與化成時間,使固化易于控制,提高初期容量和生產效率。

(2)板柵合金工藝技術的更新 

傳統的耐腐蝕板柵不但構造復雜,而且還易引起早期容量損失、正極膨脹、伸長和壽命短等問題,因為鉛膏與耐蝕板柵結合困難。在板柵合金中添加適量的微量元素可大大提高板柵的性能。從長遠看,板柵材料及工藝技術應有三個方向: 

冷卻合金,使得所有元素的均勻混合物,耐蝕性大大提高; 

輕型板柵,用鋁、銅網做基材,表面涂覆鉛,或采用玻璃纖維絲,表面熱擠壓包覆鉛錫合金,成為鉛絲,再編織成鉛布作為板柵; 采用全數字化控制技術,有效地縮小電源體積降低了成本,大大提高了設備的可靠性和對用戶的適應性。 

(3)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,比較少地考慮電源的輸入特性。例如:傳統的在線式電源輸入AC/DC部分通常采用橋式整流濾波電路,其輸入電流呈脈沖狀,導通角約為π/3,波峰因數大于純電阻負載的1.4倍,由于大量使用諧波電流大的電源將給電網帶來嚴重的污染,使電網波形失真、降低實際負荷能力,尤其對于三相四線制將導致過大中性線電流帶來不安全隱患。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,軟體諧波處理技術也正在逐漸成熟并推廣應用,通信電源中采用有源諧波處理技術也是勢在必行,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,因而網絡時代通信電源也必將逐漸是低諧波輸入的新一代綠色電源。

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