通信電源發(fā)展論文精選(九篇)
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第1篇：通信電源發(fā)展論文范文
（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(wú)人值守和電池自動(dòng)管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(lái)，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(dòng)態(tài)性能等等方面都取得長(zhǎng)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(chǎng)合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場(chǎng)合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢(shì)
（一）開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展趨勢(shì)
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(duì)象的二次電源。其中，開(kāi)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(kāi)關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級(jí)，開(kāi)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(chǎng)需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動(dòng)下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢(shì)：
體系架構(gòu)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)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(kāi)關(guān)模式，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)類似從線性電源到開(kāi)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(dòng)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(shì)。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問(wèn)題的理論”的俄語(yǔ)縮略語(yǔ))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(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)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(kāi)關(guān)電源技術(shù)基本上開(kāi)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(lái)幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個(gè)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(huì)再出現(xiàn)一個(gè)階躍性的發(fā)展，就像開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來(lái)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(guó)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(guó)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。
[論文關(guān)鍵詞]：通信電源通信網(wǎng)現(xiàn)狀發(fā)展趨勢(shì)
[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(gè)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(gè)電源設(shè)備的可靠性會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性，電源系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)也會(huì)對(duì)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(wú)人值守和電池自動(dòng)管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時(shí)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(lái)，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(dòng)態(tài)性能等等方面都取得長(zhǎng)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(chǎng)合，采用雙單端電路或半橋電路是適宜的；在大功率場(chǎng)合則采用全橋變換電路。
二、通信電源發(fā)展趨勢(shì)
（一）開(kāi)關(guān)器件的發(fā)展趨勢(shì)
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(duì)象的二次電源。其中，開(kāi)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(kāi)關(guān)頻率達(dá)到兆赫茲級(jí)，開(kāi)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(chǎng)需求發(fā)展
在需求與技術(shù)的共同推動(dòng)下，通信直流電源產(chǎn)品體現(xiàn)了如下的發(fā)展態(tài)勢(shì)：
體系架構(gòu)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)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(kāi)關(guān)模式，暫時(shí)不會(huì)出現(xiàn)類似從線性電源到開(kāi)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(dòng)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(shì)。
按照TRIZ理論(“創(chuàng)造性解決問(wèn)題的理論”的俄語(yǔ)縮略語(yǔ))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(gè)階段：嬰兒期、成長(zhǎng)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(kāi)關(guān)電源技術(shù)基本上開(kāi)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(lái)幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個(gè)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(huì)再出現(xiàn)一個(gè)階躍性的發(fā)展，就像開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來(lái)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(guó)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(guó)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(dòng)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(guò)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(shí)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(guò)通信設(shè)施所處環(huán)境越來(lái)越復(fù)雜，人煙稀少、交通不便都會(huì)增大維護(hù)的難度，這對(duì)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(shí)，數(shù)字化技術(shù)就表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)，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(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)勢(shì).
4．通信電源的環(huán)保要求。環(huán)保問(wèn)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(duì)電網(wǎng)的負(fù)載特性，減少給電網(wǎng)帶來(lái)嚴(yán)重污染的情況，還可減少對(duì)其他網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的諧波干擾。另一個(gè)重要方面，是材料的可循環(huán)利用和環(huán)境的無(wú)污染，這方面需要產(chǎn)品滿足WEEE/ROHS指令。
在通信電源開(kāi)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(lái)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(duì)于三相四線制的電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，還很有可能因中性線電流過(guò)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(guó)通信電源的發(fā)展方向》.
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[10]《全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)五大趨勢(shì)》.
[11]《通信電源需求現(xiàn)狀分析》.
[12]唐勇偉，《通信電源技術(shù)的發(fā)展》.
第2篇：通信電源發(fā)展論文范文
【關(guān)鍵詞】 電力通信 電源系統(tǒng) 池維護(hù)
一、電力通信電源系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)意義
2.1電源系統(tǒng)維護(hù)的背景
目前電力通信系統(tǒng)中電網(wǎng)存在的最大價(jià)值就是完成兩種資源的互換工作，這也是其最優(yōu)秀的一項(xiàng)特性。維護(hù)中國(guó)電網(wǎng)的穩(wěn)定是每一個(gè)通信人員最主要的職責(zé)，那么怎樣才能確保中國(guó)電力領(lǐng)域的穩(wěn)定，建設(shè)出一個(gè)安全、可信的電力通信系統(tǒng)，變成了當(dāng)前中國(guó)最關(guān)注的方向。其中，電力通信領(lǐng)域最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)：電力電源體系，演變成為監(jiān)管和維護(hù)的重點(diǎn)，也是最難改善的一個(gè)環(huán)節(jié)。由于中國(guó)科技水平的提升，現(xiàn)代化理念的誕生，使得大數(shù)據(jù)時(shí)代有了更好的管理模式，但是不得不說(shuō)，這其間必然少不了電源體系的貢獻(xiàn)。因此，維護(hù)電源體系的發(fā)展史歷史發(fā)展的必然，也是時(shí)代進(jìn)步的需要。
1.2電源系統(tǒng)維護(hù)的必要性
根據(jù)以往的數(shù)據(jù)可以看出，中國(guó)電力通信電源系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀并不景氣。尤其是管理人員的分配環(huán)節(jié)，經(jīng)常會(huì)面對(duì)人才匱乏的現(xiàn)象，無(wú)法完成組隊(duì)監(jiān)管的任務(wù)，而是在問(wèn)題發(fā)生之后在做處理。對(duì)于建設(shè)費(fèi)用的投入，相關(guān)企業(yè)并未對(duì)電源系統(tǒng)的維護(hù)工作給出多余的資金，由于資金匱乏導(dǎo)致該環(huán)節(jié)的未來(lái)發(fā)展態(tài)勢(shì)很難進(jìn)行下去。一般情況下，如果缺少對(duì)蓄電池的檢測(cè)和維護(hù)環(huán)節(jié)，長(zhǎng)此以往，就會(huì)使得整個(gè)電源工作的使用壽命變短、具體特性也會(huì)減弱。
二、電力通信電源系統(tǒng)維護(hù)的措施
2.1電源系統(tǒng)維護(hù)的方法
根據(jù)數(shù)據(jù)研究表明，最常見(jiàn)的幾種電源體系的監(jiān)管方案的出發(fā)點(diǎn)都很統(tǒng)一，具體規(guī)整為以下幾個(gè)要點(diǎn)：第一點(diǎn)，想要?jiǎng)?chuàng)建監(jiān)管體系，就必須先確保運(yùn)營(yíng)管理模式的順利進(jìn)行，這樣一來(lái)，才能確保方案的可行性。一般來(lái)說(shuō)，全面、標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)規(guī)范，不但可以避免監(jiān)管的危險(xiǎn)事故發(fā)生，又可因每隔一段時(shí)間的設(shè)備檢查而及時(shí)發(fā)現(xiàn)存在的隱患；第二點(diǎn)，想要確保設(shè)備連接的安全，就必須要確保電纜連接準(zhǔn)確，可以對(duì)其采用每隔一段時(shí)間的檢測(cè)方式，判斷其是否安全；第三點(diǎn)，巡回檢查。所謂巡回檢查就比較普遍了，每一個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行檢驗(yàn)工作，對(duì)于電源體系檢驗(yàn)工作的主體為地電纜的連接，必須要保證連接的穩(wěn)固性。第四點(diǎn)，按照屬性不同，對(duì)于設(shè)備的檢測(cè)方式也不同，這就要求操作人員要分工進(jìn)行。
2.2電源系統(tǒng)維護(hù)的檢測(cè)
若想保持電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行，必不可少的最后一個(gè)環(huán)節(jié)就是監(jiān)管，期間的工作內(nèi)容只要分為以下幾點(diǎn)：操作人員要確保蓄電池的電壓數(shù)值是國(guó)家規(guī)定的數(shù)據(jù)、蓄電池插口處保持穩(wěn)固、安全開(kāi)關(guān)使用正常，周邊沒(méi)有散落的滲酸和酸霧、電池外殼保持原型未出現(xiàn)異常等等。除此之外，監(jiān)管人員確保維修整頓后的蓄電池可以正常進(jìn)行低洼放電。
2.3電源系統(tǒng)維護(hù)的注意事項(xiàng)
減少蓄電池長(zhǎng)時(shí)間放置、失去使用價(jià)值的現(xiàn)象；避免蓄電池長(zhǎng)時(shí)間浮充但不使用的現(xiàn)象；避免蓄電池使用時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、超出自身供電能力；禁止用紋波較大的充電機(jī)對(duì)蓄電池進(jìn)行充電的現(xiàn)象；等等。
三、結(jié)束語(yǔ)
電力通信電源體系已經(jīng)成為中國(guó)電網(wǎng)領(lǐng)域中至關(guān)重要的一個(gè)部分，其具有很高的存在價(jià)值。因此，對(duì)其所進(jìn)行的具體操作方案一定要合理、全面。首當(dāng)其沖的就是要確保相關(guān)的方案必須建立在現(xiàn)實(shí)的基礎(chǔ)上，具有存在的價(jià)值；繼而要保證方案的創(chuàng)建融合時(shí)代的特點(diǎn)，不斷強(qiáng)化具體的技術(shù)工藝，并關(guān)注每一點(diǎn)細(xì)節(jié)，確保面面俱到。這篇論文內(nèi)容簡(jiǎn)短精煉，簡(jiǎn)述了幾種最常見(jiàn)的維護(hù)監(jiān)管方案，但是在該環(huán)節(jié)依然留有大量的空白，急需電力通訊領(lǐng)域內(nèi)的技能人員不斷創(chuàng)新，從實(shí)際的操作中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，給出可行的改進(jìn)方案。當(dāng)然，雖然創(chuàng)新方案的實(shí)施迫在眉睫，但操作人員一定要注重主體，認(rèn)清改進(jìn)的方向
。對(duì)于電源體系的維護(hù)工作來(lái)說(shuō)，就需要操作人員從蓄電池維護(hù)、電源模塊性能維護(hù)和電力通信電源系統(tǒng)設(shè)施的角度入手。對(duì)于整體的改進(jìn)雖然并不容易，只要改進(jìn)的內(nèi)容可實(shí)行/具有存在的價(jià)值，就必然要進(jìn)行下去。只有正常運(yùn)作的監(jiān)管系統(tǒng)，才能為整個(gè)電力領(lǐng)域提供安全保障，才能將更好地服務(wù)提供給廣大人民，所以說(shuō)，操作人員要不斷改進(jìn)現(xiàn)狀，將現(xiàn)代的先進(jìn)技術(shù)和理念融合其中。
參 考 文 獻(xiàn)
[1]費(fèi)世剛. 電力系統(tǒng)直流電源開(kāi)放式通信系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].南華大學(xué)，2014.
第3篇：通信電源發(fā)展論文范文
論文關(guān)鍵詞：通信系統(tǒng) 電源設(shè)備 運(yùn)行安全維護(hù)
論文摘要：通信電源系統(tǒng)是對(duì)通信局站各種通信設(shè)備及建筑負(fù)荷等提供用電的設(shè)備和系統(tǒng)的總稱。主要由備用發(fā)電系統(tǒng)、高壓供電系統(tǒng)、變壓器系統(tǒng)、不間斷電源系統(tǒng)、后備電源系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、接地防雷系統(tǒng)以及動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多個(gè)子系統(tǒng)組成。通信離不開(kāi)電源，通信電源是通信的保障，所以保證通信電源系統(tǒng)的安全運(yùn)行，對(duì)保證通信系統(tǒng)的暢通乃至通信的安全有著積極的意義。
1 加強(qiáng)通信設(shè)備的過(guò)電壓防護(hù)
以大規(guī)模集成電路為核心的通信設(shè)備隨著信息科學(xué)技術(shù)的發(fā)展而得到廣泛應(yīng)用，比分立元器件設(shè)備體積小、運(yùn)行速度快、功耗小、故障率低、便于維護(hù)管理是其顯著的優(yōu)點(diǎn)。但它絕緣強(qiáng)度低，工作電壓低，承受過(guò)電壓能力弱，是屬于低電平、微電流系列的電子設(shè)備。當(dāng)受到電網(wǎng)過(guò)電壓或雷電干擾時(shí)，電子通訊設(shè)備往往會(huì)受到較大的破壞。據(jù)有關(guān)研究顯示，過(guò)電壓對(duì)電子通信設(shè)備造成的故障損壞比重占到總事故的三至四成。因此加強(qiáng)通信設(shè)備的過(guò)電壓防護(hù)，降低設(shè)備故障率，已經(jīng)成為通信維修工作的重中之重。
1.1 加強(qiáng)電源設(shè)備的雷電過(guò)電壓防護(hù)
電源是通信設(shè)備安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，一個(gè)良好的電源系統(tǒng)，為通信設(shè)備的安全運(yùn)行提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。首先要消除由于雷電干擾引起的過(guò)電壓對(duì)通信電源的不良影響。信息產(chǎn)業(yè)部了專門的通信電源防雷標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)各種通信站的電源防雷提出了具體要求，主要是兩條：一是電力電纜應(yīng)有金屬屏蔽層，且必須埋地進(jìn)出通信站。其次是在電源上逐級(jí)全面加裝電源防雷器，實(shí)現(xiàn)多等級(jí)防護(hù)。即在變壓器的低壓側(cè)加裝低壓防雷器，高壓端加裝高壓防雷器，在直流配電屏和交流配電屏分別加裝直、交流防雷器。防雷設(shè)計(jì)是保證通信電源系統(tǒng)可靠運(yùn)行的不可缺少的環(huán)節(jié)，雷電對(duì)信息設(shè)備產(chǎn)生危害的根本原因在于雷電電磁脈沖，這種雷電電磁脈沖包括雷電流和雷電電磁場(chǎng)。產(chǎn)生過(guò)電壓的根源是雷電流，而雷電電磁場(chǎng)則是產(chǎn)生感應(yīng)過(guò)電壓的根源。對(duì)于通信設(shè)備來(lái)說(shuō)，雷電過(guò)電壓來(lái)源主要包括直擊雷/感應(yīng)雷過(guò)電壓、雷電侵入波和反擊過(guò)電壓。在一般情況下，通信電源必須采取概率防護(hù)、系統(tǒng)防護(hù)和多級(jí)防護(hù)的防雷原則，通信電源系統(tǒng)應(yīng)采用多級(jí)防雷體系。而采用防雷器件時(shí)還應(yīng)該考慮到防雷器件對(duì)系統(tǒng)的影響，包括工工作電流、作電壓、工作頻率、諧波干擾、工作溫度、絕緣等級(jí)、泄漏電流、插入損耗、結(jié)構(gòu)形式、遠(yuǎn)程監(jiān)控、操作與維護(hù)等，還有安規(guī)的影響等。
1.2 通信線路防止過(guò)電壓
各種通信設(shè)備的入口和出口，必須通過(guò)通信電纜才能與用戶發(fā)生聯(lián)系，而設(shè)置保安配線柜(架) 則就是為方便安全配線。有的公司只用一個(gè)分線箱就進(jìn)行出線、入線的匯接而沒(méi)有安裝保安配線柜(架)，這種做法極易造成通信設(shè)備的損壞。通信的特點(diǎn)是可靠性高、容量小，通信電纜沿電力桿路架設(shè)強(qiáng)電、故受強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾的概率大。特別是在住宅區(qū)，電話線沿電力桿路與照明線同桿架設(shè)和通信音頻電纜，交叉處的絕緣層發(fā)生損壞，導(dǎo)致強(qiáng)電侵入。吊掛通信電纜的鋼絞線，由于城區(qū)地形不一、一些照明線、燈箱線交錯(cuò)，容易引起強(qiáng)電侵入或干擾。雷電干擾或是一些線路故障、產(chǎn)生電流突變時(shí)，會(huì)產(chǎn)生瞬變強(qiáng)電磁場(chǎng)，從而造成對(duì)通信線路的強(qiáng)電磁感應(yīng)過(guò)電壓。有時(shí)會(huì)產(chǎn)生程控電話交換機(jī)大面積燒壞、停運(yùn)的故障，因此，通信電纜進(jìn)入機(jī)房務(wù)必得接入保安配線柜。保安配線柜應(yīng)裝有抑制電纜線對(duì)縱向?qū)^(guò)電壓、過(guò)電流的限幅裝置。 壓敏電阻或固體(氣體)放電管與正溫度系數(shù)熱敏電阻，組成抑制過(guò)電壓能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，通流量大的保安單元。當(dāng)一些通信線路與電力線接觸時(shí)或遭受到雷電干擾，固體(氣體)放電管放電(或壓敏電阻限幅)將高壓入地，使危險(xiǎn)電壓下降到安全范圍。如線路遭受幅值在350mA以上電流時(shí)，正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值會(huì)迅速增加，使線路呈現(xiàn)斷開(kāi)狀態(tài)，回路電流幅度減小，從而保護(hù)了室內(nèi)通信設(shè)備。當(dāng)過(guò)過(guò)電流、電壓消除后，保安單元就會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常。所以，保安配線柜的使用對(duì)于防止通信線路干擾過(guò)電壓，降低設(shè)備故障率是非常必要的。 1.3 防止靜電引起的過(guò)電壓
靜電是是一種處于靜止?fàn)顟B(tài)的電荷。與流電相比，靜電電量雖然很小但電位很高，靜電能量累積到一定程度就可能干擾通信設(shè)備中內(nèi)部電子元件工作甚至放電損傷通信設(shè)備。靜電引起的通信設(shè)備過(guò)電壓，主要通過(guò)靜電對(duì)設(shè)備內(nèi)部半導(dǎo)體器件或集成電路放電，這類似于直擊。其次是靜電的高電位引起設(shè)備信號(hào)地（直流地）電位較大變動(dòng)，這類似于反擊；靜電的放電電流瞬時(shí)流經(jīng)設(shè)備機(jī)殼，也可能使設(shè)備內(nèi)部電子器件或集成電路等產(chǎn)生感應(yīng)噪聲，這類似于感應(yīng)過(guò)電壓；靜電也能以過(guò)電壓波形式通過(guò)信號(hào)線、電源線進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，這類似于過(guò)電壓波入侵；靜電放電時(shí)的接觸部分產(chǎn)生的電磁波能對(duì)設(shè)備信號(hào)線產(chǎn)生輻射噪聲，這類似于電磁脈沖過(guò)電壓等等。靜電過(guò)電壓引起的設(shè)備故障往往是隨機(jī)故障，重復(fù)性不強(qiáng)，一般不容易被維護(hù)人員覺(jué)察，因此更應(yīng)該引起重視。所以在通信機(jī)房必須安裝加濕器、空調(diào)、濕度計(jì)、掛設(shè)溫；用濕抹布擦地，增加濕度，用濕棉抹布，降低靜電產(chǎn)生的條件。在檢修通信設(shè)備時(shí)，先帶防靜電手環(huán)，或者用手先摸機(jī)殼放電后，再進(jìn)行設(shè)備檢修，這些均能夠有效地降低因靜電引起的通信設(shè)備故障。
1.4 通信設(shè)備的接地
通信設(shè)備的接地，一般分為兩類：工作接地和保護(hù)接地，工作接地是將電氣設(shè)備外殼與大地直接連接，當(dāng)發(fā)生漏電時(shí)，通過(guò)外殼傳入地下，減小通過(guò)人體電流防止發(fā)生觸電傷亡事故；保護(hù)接地是將電氣設(shè)備在正常情況下不帶電的金屬部分，以大地作金屬性連接，以保證人身安全。如結(jié)構(gòu)架、金屬外殼等。通信設(shè)備的接地，有屏蔽、均壓、分流等作用。接地為各種干擾過(guò)電壓、過(guò)電流的泄放，提供一個(gè)出口，是各種過(guò)電壓、過(guò)電流保護(hù)的基石，因此是要引起足夠的重視。相關(guān)規(guī)程規(guī)定：通信局(站)的接地方式，應(yīng)按聯(lián)合接地的原理設(shè)計(jì)，即單點(diǎn)接地方式。其優(yōu)點(diǎn)是易獲得較小的接地電阻、可以避免因接地之間產(chǎn)生的電位差產(chǎn)生干擾影響、起到相應(yīng)的屏蔽作用等。在實(shí)際工作中，人們一般比較重視接地而不容易注意接地線的布放，從而造成地線上的電流不均衡、引起電路干擾、設(shè)備運(yùn)行不正常、甚至造成設(shè)備損害。在通信機(jī)房?jī)?nèi)，防雷地線、工作地線、保護(hù)地線、配電盤(低壓)的均應(yīng)單獨(dú)布放，并要在地線排上匯接，然后經(jīng)過(guò)接地線到單點(diǎn)接地體入地。 要保證電力通信設(shè)備的安全運(yùn)行，就必須要認(rèn)真分析通信設(shè)備的運(yùn)行狀況，找出并克服危及運(yùn)行的弱點(diǎn)。由事后性被動(dòng)檢修，轉(zhuǎn)變成預(yù)防性主動(dòng)維護(hù)，提高通信設(shè)備運(yùn)行效率，保障電力通信網(wǎng)的暢通，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。
2 建立健全新的維護(hù)機(jī)制和制度
要對(duì)大規(guī)模的通信網(wǎng)提供安全可靠的供電并保證通信不間斷，同時(shí)在人員較少的清況下還要對(duì)種類繁雜、數(shù)量眾多、分布廣泛的電源設(shè)備進(jìn)行日常維護(hù)和故障搶修，因此建立一套科學(xué)完善的通信電源維護(hù)機(jī)制和制度，實(shí)現(xiàn)維護(hù)工作效率最大化、科學(xué)化，使管理水平日益增高，以適應(yīng)行業(yè)的更快速發(fā)展，就變得勢(shì)在必行，這也是通信電源專業(yè)追求的目標(biāo)。當(dāng)前要結(jié)合以集中維護(hù)、集中管理、集中監(jiān)控為特征的本地網(wǎng)一體化維護(hù)管理體制，利用動(dòng)力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的平臺(tái)來(lái)進(jìn)行維護(hù)體制改革。不同地方可以按照自身不同的特征來(lái)設(shè)計(jì)屬于自己的維護(hù)機(jī)制。在制度方面要完善的集中維護(hù)、集中管理、集中監(jiān)控的維護(hù)制度，實(shí)行故障的集中報(bào)障和閉環(huán)處理的政策。把維護(hù)管理的重點(diǎn)放在維護(hù)規(guī)范的執(zhí)行和落實(shí)方面。在基礎(chǔ)管理工作上，務(wù)必倡導(dǎo)主動(dòng)維護(hù)、預(yù)防性維護(hù)，以消除故障苗頭為目標(biāo)；在故障發(fā)現(xiàn)和搶修方面，要利用各種監(jiān)控手段，及早發(fā)現(xiàn)故障，然后集中技術(shù)力量，以最快的速度處理，做到及早、及時(shí)以減少故障造成的損失。
參考文獻(xiàn)
第4篇：通信電源發(fā)展論文范文
【關(guān)鍵詞】計(jì)算機(jī) 網(wǎng)絡(luò)化 UPS選型 電源設(shè)計(jì)
【中圖分類號(hào)】 TP303【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）02-0293-02
1、UPS的選型理念
對(duì)UPS進(jìn)行選取，首先要掌握UPS的分類，目前市場(chǎng)一般按照其主電路結(jié)構(gòu)的技術(shù)屬性實(shí)施分類，并且廣為用戶認(rèn)可，并以此作為標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)判斷UPS的優(yōu)劣。第一類為后備式，主要有APC的BK500，山特的TG500；第二類為在線互動(dòng)式，主要有APC的SmartUPS；第三類為在線雙變換式，主要有MGE和EXIDE的大機(jī)；第四類為在線電壓補(bǔ)償式，主要有APC秀康DP300系列UPS。而具體描述UPS的技術(shù)性能指標(biāo)有四大類：一是對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力；二是滿足負(fù)載要求的UPS常規(guī)輸出指標(biāo)；三是UPS的輸出能力和可靠性；四是智能管理和通信功能。那么在這四大類指標(biāo)中，比較和選擇UPS應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注，一直是當(dāng)前專家和行業(yè)大用戶普遍認(rèn)可的一些觀點(diǎn)：
1.1 選擇大功率UPS要慎重考慮UPS的輸入功率因數(shù)和輸入電流諧波
雙逆變?cè)诰€式UPS，其AC/DC逆變器多為整流濾波電路，它的輸入功因數(shù)低，一般只在0.8左右，輸入電流諧波大，達(dá)30%，加專門濾波措施后，也僅能降到10%。輸入功率因數(shù)低，意味著輸入無(wú)功功率大，輸入諧波電流則干擾破壞電網(wǎng)，特別是三相大功率UPS這兩項(xiàng)指標(biāo)危害很大，形成所謂的電力公害，這會(huì)1）使由同一電網(wǎng)供電的變壓器、電動(dòng)機(jī)、電容器等產(chǎn)生附加諧波損耗、過(guò)熱、加速老化；2）引起異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩降低，振動(dòng)加劇噪聲增大；3）引起繼電器和自動(dòng)裝置誤動(dòng)作，其次諧波對(duì)通訊線路、測(cè)量?jī)x器產(chǎn)生輻射干擾，影響電能計(jì)量的精度等。所以，UPS的輸入功率因數(shù)和輸入諧波電流應(yīng)被視為重要性能指標(biāo)之一，應(yīng)該把輸入功率因數(shù)>0.95，輸入電流諧波
歐美發(fā)達(dá)國(guó)家早已立例，嚴(yán)格限制用電設(shè)備對(duì)電網(wǎng)的污染。我國(guó)有關(guān)部門亦正制訂相關(guān)法規(guī)，施行日期亦不會(huì)遙遠(yuǎn)，因此用戶在購(gòu)買UPS不間斷電源時(shí)，若不考慮此因素，將會(huì)留下日后治理的諸多麻煩，造成經(jīng)濟(jì)上的重大損失，同時(shí)也會(huì)因?yàn)橹卫矶a(chǎn)生系統(tǒng)效率降低，可靠性下降等副作用。作為UPS，相應(yīng)有三類解決方案。
第一，對(duì)于帶有整流濾波輸入的傳統(tǒng)雙變換UPS，無(wú)論是采用相控或不控整流，從市電吸取能量的方式均不是連續(xù)的正弦波，而是以脈動(dòng)的斷續(xù)方式向電網(wǎng)吸取電流，使得這類UPS具有諧波電流，功率因數(shù)低、效率低，對(duì)電網(wǎng)造成較大的污染，若采用12脈沖整流及輸入濾波器，雖然可以將輸入功率因數(shù)改善到0.95，諧波電流小于5%，但系統(tǒng)的總效率降低到90%左右，且成本增加，可靠性下降。
第二，輸入整流器采用高頻化整流技術(shù)，輸入功率因數(shù)≈1，輸入總諧波電流
第三，采用雙逆變電壓補(bǔ)償在線式的UPS，其輸入端是一個(gè)四象限高頻逆變器，從市電吸取的電流是連續(xù)的正弦波，且與輸入電壓同相位，因此其輸入功率因數(shù)≈1，輸入諧波電流≤ 3%，對(duì)電網(wǎng)無(wú)污染。 AC-AC總效率高達(dá)96%。
由上可見(jiàn)，目前只有采用雙逆變電壓補(bǔ)償在線式UPS，才能在獲得輸入功率因數(shù)≈1，輸入諧波電流
1.2 要考慮UPS的輸出能力與可靠性。
輸出功率因數(shù)、輸出電流波峰系數(shù)、輸出過(guò)載能力、輸出不平衡負(fù)載的能力等指標(biāo)，直接反映了UPS的輸出能力，對(duì)這些指標(biāo)的限制，說(shuō)明了UPS輸出能力的局限性和脆弱的一面，盡管在配置UPS容量時(shí)盡可以使負(fù)載滿足UPS的要求，甚至留出很大的余量，但這些指標(biāo)卻直接反映了UPS的可靠性。過(guò)載能力強(qiáng)，允許輸出電流波峰系數(shù)高的，對(duì)負(fù)載功率因數(shù)限制小的，在同樣電網(wǎng)環(huán)境和負(fù)載條件運(yùn)行，其可靠性必然高，這是毋容置疑的道理。
1.3 要考慮效率與可靠性
UPS的工作效率高時(shí)，意味著節(jié)省電能，這是綠色電源的標(biāo)志之一。但還應(yīng)該注意到效率與可靠性是密切相關(guān)的，效率高意味著電路技術(shù)先進(jìn)，元器件選用得好，意味著功器件功率損耗小，功率強(qiáng)度小，溫度低，這必然會(huì)增強(qiáng)元器件乃至整機(jī)的壽命和可靠性。
根據(jù)***鎮(zhèn)政府的實(shí)際情況和未來(lái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴(kuò)容的需要，我們建議為網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房選配一臺(tái)APC秀康SL20KW ，它的延遲時(shí)間有2小時(shí)，充分保證網(wǎng)絡(luò)中心機(jī)房設(shè)備的電源供給。
2、APC秀康SL20KW系列UPS的性能優(yōu)勢(shì)
秀康SL20KW系列 UPS有綠色電源之稱，DELTA逆變器技術(shù)把電壓補(bǔ)償原理成功地運(yùn)用到UPS主電路中，使Silcon UPS的指標(biāo)在很多方面超過(guò)其它同類產(chǎn)品，就目前情況下，有的指標(biāo)是其它方案的UPS無(wú)論如何也達(dá)不到的。
下面的八個(gè)指標(biāo)體現(xiàn)了Silcon UPS的優(yōu)越性：
2.1 輸入功率因數(shù)等于1對(duì)于一般UPS而言，要提高輸入功率因數(shù)，就必須加輸入功率因數(shù)校正電路，成本很高。
但是，Silcon UPS卻輕易實(shí)現(xiàn)了輸入功率因數(shù)為1，它借助于DELTA逆變器對(duì)輸入電流進(jìn)行調(diào)制，使UPS的輸入端對(duì)電網(wǎng)來(lái)說(shuō)相當(dāng)一個(gè)純線性電阻，輸入電流和電壓完全同相。在整個(gè)負(fù)載電流范圍內(nèi)，輸入功率因數(shù)都很高，這是其它校正技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)的。
輸入功率因數(shù)高的好處有兩點(diǎn)：一是減少了無(wú)功電流對(duì)電網(wǎng)的污染；二是使輸入無(wú)功功率為零，可降低電網(wǎng)功率容量，可用1.2（考慮效率和傳輸損耗）的電網(wǎng)容量和油機(jī)的功率容量向UPS配電，而一般功率因數(shù)低的UPS則需要1.5倍的電網(wǎng)功率容量或2.5-3倍的油機(jī)功率容量向UPS配電。同時(shí)還降低其它供電設(shè)備諸如開(kāi)關(guān)、傳輸線、熔斷器、變壓器等的功率容量，降低設(shè)備投資成本。
2.2 對(duì)電網(wǎng)無(wú)高次諧波干擾
一般UPS的輸入電壓電流都有很大失真，輸入端的可控整流電路可使電流諧波失真高達(dá)30%以上，既使增加外部濾波裝置也僅能降至10%，而Silcon UPS的輸入電流電壓不僅同相，而且是純正的正弦波，諧波電流可降至3%以下，這是其它UPS很難做到的。
效率高本身就意味著節(jié)省能源，降低能源成本，以100KVA的UPS為例，與一般雙逆變器UPS相比，使用Silcon可把電能損耗降低7%，即7KW，如果常年連續(xù)運(yùn)行，每年節(jié)約24（小時(shí)）x 365（天）x7KW=61320KWH。
2.3 UPS主機(jī)功率器件的壽命長(zhǎng)，可靠性高
UPS主要器件的壽命可靠性是與它承擔(dān)的功率（功率強(qiáng)度）有直接關(guān)系的，一個(gè)大功率半導(dǎo)體器件的壽命和可靠性直接與它承擔(dān)的電壓、電流、功耗和殼溫有關(guān)，以功耗而言，在其額定功率范圍內(nèi)，實(shí)際使用功率如增大一倍，其平均壽命就降低20-30%（非線性關(guān)系）。
在市電存在的情況下，Silcon UPS主逆變器只承擔(dān)了20%的負(fù)載功率，這與一般UPS（承擔(dān)100%的負(fù)載功率）相差相當(dāng)懸殊。功率器件的壽命和可靠性的提高是顯而易見(jiàn)的。
在UPS選用的過(guò)程中，應(yīng)當(dāng)結(jié)合機(jī)房的具體條件來(lái)選用，例如機(jī)房系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)的形式、常規(guī)性的UPS單元容量等。在安裝過(guò)程中，還要求有經(jīng)驗(yàn)的操作人員進(jìn)行，充分結(jié)合以往工程經(jīng)驗(yàn)，以及主要供貨商的產(chǎn)品規(guī)格對(duì)自己的機(jī)房進(jìn)行選用、安裝。同時(shí)安全性、穩(wěn)定性是安裝過(guò)程中最需要考慮的因素，充分保證工作連續(xù)性。
參考文獻(xiàn)
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第5篇：通信電源發(fā)展論文范文
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(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(lái)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(shí)代。
1.1整流器時(shí)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(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)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(shí)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(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)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(wèn)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(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)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(chǎng)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(huì),同時(shí)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(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)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(duì)環(huán)境無(wú)害的個(gè)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(guó)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(gè)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開(kāi)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(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)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(kāi)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(duì)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(gè)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(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)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(kāi)關(guān)電源),同時(shí)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)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(chǎng)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(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)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(duì)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(dòng)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(guò)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(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)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(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)心的問(wèn)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(guò)對(duì)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(duì)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(guó)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(kāi)關(guān)型高壓直流電源
大功率開(kāi)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(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)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(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)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(guó)內(nèi)對(duì)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(kāi)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(shí),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(shí)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(shí),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(dòng)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(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)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(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
2.9分布式開(kāi)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)?？刂萍呻娐纷骰静考?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(duì)分布式高頻開(kāi)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(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)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(chǎng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)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(kāi)關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)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(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)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(dòng)控制。高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)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(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)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(kāi)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(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)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(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)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(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)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(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了“用戶專用”功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)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(guò)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(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),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(kāi)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(gè)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(gè)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(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)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(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)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(hào)來(lái)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(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在
八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),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(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)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(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)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(huì)變成對(duì)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(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品奠定了基礎(chǔ)。
第6篇：通信電源發(fā)展論文范文
關(guān)鍵詞：電力電子技術(shù)；開(kāi)關(guān)電源
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(dòng)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(dòng)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(lái),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(wèn)題為主的傳統(tǒng)電力電子學(xué),向以高頻技術(shù)處理問(wèn)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(shí)代、逆變器時(shí)代和變頻器時(shí)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(lái)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(shí)代。
1.1整流器時(shí)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(dòng)的內(nèi)燃機(jī)車、地鐵機(jī)車、城市無(wú)軌電車等)和直流傳動(dòng)(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(kāi)發(fā)與應(yīng)用得以很大發(fā)展。當(dāng)時(shí)國(guó)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(guó)大大小小的制造硅整流器的半導(dǎo)體廠家就是那時(shí)的產(chǎn)物。
1.2逆變器時(shí)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(shí)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(wú)功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)?。這時(shí)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(shí)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(wèn)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(lái)機(jī)遇。MOSFET和IGBT的相繼問(wèn)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(chǎng)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(huì),同時(shí)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(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)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(duì)環(huán)境無(wú)害的個(gè)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(guó)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(gè)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源
通信業(yè)的迅速發(fā)展極大的推動(dòng)了通信電源的發(fā)展。高頻小型化的開(kāi)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(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)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(kāi)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(duì)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(gè)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(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)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(kāi)關(guān)電源),同時(shí)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(kāi)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(kāi)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(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)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(chǎng)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(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)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(duì)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(dòng)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(guò)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(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)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(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)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(kāi)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(kāi)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(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)心的問(wèn)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(guò)對(duì)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(duì)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(guó)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(kāi)關(guān)型高壓直流電源
大功率開(kāi)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(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)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(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速發(fā)展。德國(guó)西門子公司采用功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)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(guó)內(nèi)對(duì)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(kāi)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(shí),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(shí)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(shí),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(dòng)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(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)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(hào)為電壓環(huán)誤差信號(hào)與全波整流電壓取樣信號(hào)之乘積。
2.9分布式開(kāi)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)?？刂萍呻娐纷骰静考?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(duì)分布式高頻開(kāi)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(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)研究的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)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(chǎng)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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
3.高頻開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)
在電力電子技術(shù)的應(yīng)用及各種電源系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)電源技術(shù)均處于核心地位。對(duì)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(kāi)關(guān)電源技術(shù),其體積和重量都會(huì)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(dòng)汽車和變頻傳動(dòng)中,更是離不開(kāi)開(kāi)關(guān)電源技術(shù)，通過(guò)開(kāi)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(dòng)控制。高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù),更是各種大功率開(kāi)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(wú)論是逆變式整流焊機(jī),還是通訊電源用的開(kāi)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(kāi)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(lái)采用電子管的傳統(tǒng)高頻設(shè)備固態(tài)化,帶來(lái)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(jiàn)的器件模塊,含有一單元、兩單元、六單元直至七單元,包括開(kāi)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(kāi)關(guān)器件的驅(qū)動(dòng)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(duì)器件造成更大的電應(yīng)力(表現(xiàn)為過(guò)電壓、過(guò)電流毛刺)。為了提高系統(tǒng)的可靠性,有些制造商開(kāi)發(fā)了"用戶專用"功率模塊(ASPM),它把一臺(tái)整機(jī)的幾乎所有硬件都以芯片的形式安裝到一個(gè)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(guò)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(gè)模塊固定在相應(yīng)的散熱器上,就構(gòu)成一臺(tái)新型的開(kāi)關(guān)電源裝置。由此可見(jiàn),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。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(guò)增加相對(duì)整個(gè)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)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(wàn)一出現(xiàn)單模塊故障,也不會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作,而且為修復(fù)提供充分的時(shí)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(hào)來(lái)設(shè)計(jì)和工作的。在六、七十年代,電力電子技術(shù)擬電路基礎(chǔ)上的。但是,現(xiàn)在數(shù)字式信號(hào)、數(shù)字電路顯得越來(lái)越重要,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)日趨完善成熟,顯示出越來(lái)越多的優(yōu)點(diǎn):便于計(jì)算機(jī)處理控制、避免模擬信號(hào)的畸變失真、減小雜散信號(hào)的干擾(提高抗干擾能力)、便于軟件包調(diào)試和遙感遙測(cè)遙調(diào),也便于自診斷、容錯(cuò)等技術(shù)的植入。所以,在八、九十年代,對(duì)于各類電路和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),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(wèn)題以及功率因數(shù)修正(PFC)等問(wèn)題的解決,離不開(kāi)模擬技術(shù)的知識(shí),但是對(duì)于智能化的開(kāi)關(guān)電源,需要用計(jì)算機(jī)控制時(shí),數(shù)字化技術(shù)就離不開(kāi)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(duì)環(huán)境的污染;其次這些電源不能(或少)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生污染,國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)對(duì)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(huì)變成對(duì)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。
總而言之,電力電子及開(kāi)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(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開(kāi)拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的發(fā)展,以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)研究。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快發(fā)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。
參考文獻(xiàn)：
[1]林渭勛:淺談半導(dǎo)體高頻電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)選編,浙江大學(xué),384-390,1992。
第7篇：通信電源發(fā)展論文范文
論文關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源,紋波,濾波器
1.引言
開(kāi)關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制開(kāi)關(guān)管開(kāi)通和關(guān)斷的時(shí)間比率，維持穩(wěn)定輸出電壓的一種電源，開(kāi)關(guān)電源一般由脈沖寬度調(diào)制（PWM）控制IC和MOSFET構(gòu)成。開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的一項(xiàng)重要指標(biāo)，如果紋波大就會(huì)影響電子電路的正常工作，出現(xiàn)信號(hào)源的不純凈，放大器噪聲與過(guò)載等問(wèn)題。本文針對(duì)開(kāi)關(guān)電源的紋波進(jìn)行研究，并提出抑制開(kāi)關(guān)電源紋波的方法。
2.開(kāi)關(guān)電源的原理
開(kāi)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(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此功率低，效率高。開(kāi)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(chǎng)合，開(kāi)關(guān)電源的主電路圖如圖1。
圖1開(kāi)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(kāi)關(guān)管有序工作后，變?yōu)槊}沖信號(hào)加至高頻變壓器的初級(jí)，脈沖的高度始終為311V。當(dāng)K1、K4開(kāi)通時(shí)，311V高壓電流經(jīng)K1正向流入主變壓器初級(jí)，經(jīng)K4流出，在變壓器初級(jí)形成一個(gè)正向脈沖，同理，當(dāng)K2、K3開(kāi)通時(shí)，311V高壓電流經(jīng)K3反向流入主變壓器初級(jí)，經(jīng)K2流出，在變壓器初級(jí)形成一個(gè)反向脈沖。由于開(kāi)關(guān)電源的工作原理，使其紋波噪聲不可避免，而開(kāi)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(jí)電路的性能有必要先分析一下開(kāi)關(guān)電源紋波產(chǎn)生的原因。
3.開(kāi)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(gè)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(kāi)關(guān)，電感L中的電流也是在輸出電流的有效值上下波動(dòng)的。所以在輸出端也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH同頻率的紋波，一般所說(shuō)的紋波就是指這個(gè)。
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(shí)候，都會(huì)有一個(gè)上升時(shí)間和下降時(shí)間。這時(shí)候在電路中就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)與SWITCH上升下降時(shí)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源紋波抑制方法
對(duì)于開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的低紋波輸出，對(duì)低頻電源噪聲必須采取濾波措施；對(duì)于高頻噪聲，開(kāi)關(guān)電源需要依靠功率器件對(duì)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(kāi)關(guān)損耗的限制，電源的開(kāi)關(guān)頻率一般取20KHz-100KHz，開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的開(kāi)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(kāi)關(guān)電源的公式，電感內(nèi)電流波動(dòng)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(duì)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(huì)在它旁邊并聯(lián)一個(gè)陶瓷電容，來(lái)彌補(bǔ)鋁電解電容的不足。同時(shí)，開(kāi)關(guān)電源工作時(shí)，輸入端的電壓Vin不變，但是電流是隨開(kāi)關(guān)變化的。這時(shí)輸入電源不會(huì)很好地提供電流，通常在靠近電流輸入端，并聯(lián)電容來(lái)提供電流。
2．二級(jí)濾波，再加一級(jí)LC濾波器。
LC濾波器對(duì)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(huì)降低。因?yàn)槿魏坞姼卸加幸粋€(gè)直流電阻，當(dāng)有電流輸出時(shí)，在電感上會(huì)有壓降產(chǎn)生，導(dǎo)致電源的輸出電壓降低，而且這個(gè)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(gè)電感和一個(gè)電容，有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。
3．開(kāi)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?cè)械姆答佅到y(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(duì)幾百千赫的開(kāi)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(kāi)關(guān)電源PCB排版是開(kāi)發(fā)電源產(chǎn)品中的一個(gè)重要過(guò)程。
對(duì)減小紋波，開(kāi)關(guān)電源的PCB布線也非常關(guān)鍵，許多情況下，一個(gè)在紙上設(shè)計(jì)得非常完美的電源可能在初次調(diào)試時(shí)無(wú)法正常工作，原因是該電源的PCB排版存在著許多問(wèn)題。開(kāi)關(guān)電源的紋波太大，或者開(kāi)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(kāi)關(guān)電源波紋。
在選用濾波元件時(shí)，一般只說(shuō)要滿足脈動(dòng)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(dòng)態(tài)響應(yīng)特征，電感量愈大，沖擊值越大，動(dòng)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(guò)在線路中試驗(yàn)，測(cè)試各項(xiàng)指標(biāo)，并根據(jù)測(cè)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(wú)感聚苯乙烯電容、陶瓷電容、鋁電解電容等。
5.結(jié)束語(yǔ)
開(kāi)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(kāi)關(guān)電源波紋方法我們?cè)谠O(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)電源的時(shí)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(kāi)發(fā)周期等。
參考文獻(xiàn)
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第8篇：通信電源發(fā)展論文范文
關(guān)鍵詞：PLC；遠(yuǎn)程監(jiān)控；故障診斷；方法
0前言
PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)從其結(jié)構(gòu)和控制要求上實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)工作環(huán)境、感染源種類因素分析和電源及軟件抗干擾能力的優(yōu)化，利用串行通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)前端機(jī)與PLC的串行通信強(qiáng)化了系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩院途珳?zhǔn)性。近幾年隨著PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣泛，如何利用故障診斷方法強(qiáng)化PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用作用，為我國(guó)設(shè)備運(yùn)行和使用提供技術(shù)保障成為了研究的主要側(cè)重點(diǎn)，具有典型性。
1PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控
PCL遠(yuǎn)程監(jiān)控中主要是利用PLC實(shí)現(xiàn)設(shè)備遠(yuǎn)程控制程序編寫，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)PLC遠(yuǎn)程故障診斷，完后才能網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相關(guān)數(shù)據(jù)的傳輸和通訊，并且利用設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)傳感信息采集和數(shù)據(jù)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的信號(hào)轉(zhuǎn)換和信號(hào)處理，利用數(shù)據(jù)信號(hào)的信息分析能力完成及設(shè)備的運(yùn)行情況，及時(shí)完成故障的診斷處理[1]。PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用領(lǐng)域較為廣泛，近幾年隨著4G網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的逐漸發(fā)展，PLC能夠有效的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的終端信息采集處理，進(jìn)而完成數(shù)據(jù)傳輸工作的數(shù)字化和可視化處理，完成設(shè)備故障的診斷和維護(hù)[2]。PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控在工業(yè)上的應(yīng)用主要是以工業(yè)集成化、自動(dòng)化、規(guī)?；透咝Щl(fā)展為方向，完成對(duì)設(shè)備故障診斷的精確性優(yōu)化。
2PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控的特診
從特征性的角度出發(fā)對(duì)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)急性分析，其主要包含系統(tǒng)安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實(shí)時(shí)性的特征[3]。系統(tǒng)安全可靠性特征:PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控利用龐大的有機(jī)組合體實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程故障信息的集中處理和分析，進(jìn)而提高了信息的可靠性，強(qiáng)化了設(shè)備信息系統(tǒng)的整體故障判定準(zhǔn)確性，為設(shè)備的使用和維護(hù)經(jīng)濟(jì)損失帶來(lái)了可靠性。系統(tǒng)智能化特征:PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控在設(shè)備監(jiān)控和故障診斷的過(guò)程中根據(jù)設(shè)備的運(yùn)行數(shù)據(jù)情況，實(shí)現(xiàn)了異常和故障的智能化判定和處理，并且能夠及時(shí)的采取控制措施，以完成正常系統(tǒng)的智能化運(yùn)行。實(shí)時(shí)性特征:PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控在其工作系統(tǒng)的處理和監(jiān)控上能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控連續(xù)性，始終對(duì)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)實(shí)施整體監(jiān)控，并且采用無(wú)間斷反應(yīng)傳輸?shù)姆绞綄⒈O(jiān)控的信息實(shí)時(shí)的傳遞給后臺(tái)的工作人員，進(jìn)而降低了傳統(tǒng)反饋信息傳輸?shù)难舆t性和不穩(wěn)定性缺陷，進(jìn)一步奠定了PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控在設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控中的實(shí)時(shí)性特征。
3PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷方法分析
3.1數(shù)字模型故障診斷方法
數(shù)字模型故障診斷方法主要是利用系統(tǒng)的可測(cè)量運(yùn)行信息和數(shù)學(xué)模型先驗(yàn)知識(shí)故障信號(hào)對(duì)比進(jìn)行檢測(cè)，其屬于一種分離系統(tǒng)故障的診斷方法。數(shù)字模型故障診斷方法主要是包含兩個(gè)故障處理階段，殘差產(chǎn)生和故障決策。其中殘差產(chǎn)生主要是利用被監(jiān)控系統(tǒng)輸出和輸入信信號(hào)殘差反應(yīng)整個(gè)系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，如果無(wú)故障則殘差一般為零。故障決策流程主要是當(dāng)殘差被檢測(cè)出存在故障，利用闕值的設(shè)定以及統(tǒng)計(jì)決策模型的似然或序貫概率比的方式?jīng)Q定故障決策方案，完成數(shù)據(jù)模型故障PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控診斷。
3.2可測(cè)信號(hào)故障診斷方法
可測(cè)信號(hào)故障診斷主要是根據(jù)直接可測(cè)的輸入和輸出信號(hào)變化關(guān)系或變化趨勢(shì)完成故障的整體診斷?？蓽y(cè)信號(hào)故障診斷的過(guò)程中包含輸入輸出信號(hào)小波變化故障診斷以及數(shù)學(xué)形式表達(dá)故障診斷兩個(gè)流程。第一流程中PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)暑促胡的幅值、頻率、相位值等進(jìn)行信號(hào)與故障源之間關(guān)系判定。第二流程數(shù)學(xué)形式表達(dá)故障診斷主要是使用批分析法、概率密度法及功率譜分析法的方式對(duì)輸入和輸出信號(hào)之間的波動(dòng)差異性進(jìn)行基礎(chǔ)計(jì)算，完成可測(cè)信號(hào)故障運(yùn)行診斷。
3.3人工智能故障診斷方法
目前PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控人工智能故障診斷主要包含故障樹(shù)診斷、故障專家診斷、模糊識(shí)別診斷和模糊數(shù)學(xué)診斷四種方法。其中故障樹(shù)診斷主要是利用系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)特定時(shí)間及其子系統(tǒng)部件故障之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系圖完成故障逐層次的故障樹(shù)分析法。故障專家診斷主要是利用專家視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)等客觀事實(shí)對(duì)系統(tǒng)故障進(jìn)行判定。模糊識(shí)別診斷主要是采用離線分析法和在線診斷分析法對(duì)系統(tǒng)故障表象特征向量集進(jìn)行故障模式向量函數(shù)識(shí)別。模糊數(shù)學(xué)診斷主要是利用模糊集聚類分析系統(tǒng)不同水平子集之間的關(guān)系，作為故障判定的成因向量，利用故障模糊合成法完成對(duì)故障的遠(yuǎn)程診斷和監(jiān)控。
4總結(jié)
通過(guò)本文中對(duì)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控及其故障診斷方法進(jìn)行分析，能夠看出PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控的應(yīng)用具有安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實(shí)時(shí)性的特征。就目前我國(guó)國(guó)內(nèi)PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控故障診斷方法來(lái)看，其主要包含數(shù)字模型故障診斷方法、可測(cè)信號(hào)故障診斷方法和人工智能故障診斷方法三種類型，在其故障診斷方法構(gòu)建和優(yōu)化的過(guò)程中必須充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)的數(shù)據(jù)共享功能，加強(qiáng)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷信息交流的快速性和交互性，進(jìn)而為PLC遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)完善奠定基礎(chǔ)。
參考文獻(xiàn)：
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第9篇：通信電源發(fā)展論文范文
【關(guān)鍵詞】電力系統(tǒng)；繼電保護(hù)技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展
1引言
當(dāng)前，電力資源是人們生產(chǎn)生活中不可或缺的重要資源，供電系統(tǒng)也成為保證人們正常生活和穩(wěn)定生產(chǎn)的主要能源系統(tǒng)，電力系統(tǒng)中的任何部位出現(xiàn)安全隱患都會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至引發(fā)大面積停電現(xiàn)象。由此可知，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)工作十分重要和關(guān)鍵。隨著電力系統(tǒng)的改革和創(chuàng)新，電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)和維修工作的難度日漸提升。繼電保護(hù)是在這種背景下提出的新型保護(hù)方式，改善了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)保護(hù)方式的缺陷和不足，融合了幾種電力系統(tǒng)保護(hù)方式的優(yōu)勢(shì)，在現(xiàn)代供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中發(fā)揮了重要作用。
2繼電保護(hù)技術(shù)概述
2.1繼電保護(hù)技術(shù)的概念
繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)質(zhì)上是繼電保護(hù)器在發(fā)揮作用的過(guò)程，繼電保護(hù)器由開(kāi)關(guān)、電流感應(yīng)器等構(gòu)件組成。在電流感應(yīng)器感知到電流異常之后，會(huì)自動(dòng)把主回路切斷來(lái)保證設(shè)備不受到損壞和工作過(guò)程中不造成人員損傷。繼電保護(hù)器主要具有2種功能，即過(guò)載保護(hù)和電流短路保護(hù)，一般會(huì)在設(shè)備產(chǎn)生漏電故障時(shí)自動(dòng)啟用保護(hù)功能，從而避免意外事故的發(fā)生[1]。
2.2繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用背景
如果不正確使用熔斷電阻絲，實(shí)際運(yùn)用的電流量超過(guò)了承載值，這時(shí)流經(jīng)導(dǎo)線的電流產(chǎn)生的熱量會(huì)將外表的絕緣層融化，這時(shí)就容易造成故障隱患。如果在日常工作中對(duì)器材的損壞較為嚴(yán)重并且沒(méi)有及時(shí)檢查和發(fā)現(xiàn)損壞情況，就容易影響電流的正常使用，容易造成安全隱患，從而引發(fā)安全事故，威脅人員安全。此時(shí)，繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用十分必要。
2.3繼電保護(hù)技術(shù)的工作原理
繼電保護(hù)技術(shù)是應(yīng)用在設(shè)備漏電故障發(fā)生之時(shí)保護(hù)設(shè)備和保證安全工作的手段，因此，為更好地應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)，相關(guān)人員需要了解它的工作原理。繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)質(zhì)上是繼電保護(hù)器對(duì)于設(shè)備出現(xiàn)漏電故障時(shí)利用其過(guò)載保護(hù)和短路保護(hù)的功能避免工作過(guò)程中安全事故的發(fā)生。在建筑電力系統(tǒng)工作過(guò)程中，因?yàn)槭褂秒娏ο到y(tǒng)的設(shè)備和環(huán)節(jié)過(guò)多，所以稍有不慎就容易導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。然而，一般使用這些電力系統(tǒng)設(shè)備的人員只是普通的建筑人員，操作不當(dāng)、檢查不及時(shí)、對(duì)實(shí)際的使用原理不了解是當(dāng)前工作團(tuán)隊(duì)中的常見(jiàn)問(wèn)題，這極易導(dǎo)致各種漏電事故頻頻發(fā)生。繼電保護(hù)器中利用其組成結(jié)構(gòu)中的電流感應(yīng)器，在感知電流異常時(shí)，保護(hù)器會(huì)自動(dòng)關(guān)閉開(kāi)關(guān)從而進(jìn)行斷電。一般的電力系統(tǒng)設(shè)備在電流輸入的地方會(huì)安裝繼電保護(hù)器，通過(guò)導(dǎo)線一端接入電流感應(yīng)變壓裝置，斷電的開(kāi)關(guān)安裝在導(dǎo)線的在另一邊，以便在電流通過(guò)時(shí)及時(shí)感知異常，從而阻斷異常電流對(duì)設(shè)備的損壞。
3電力工程繼電保護(hù)故障的成因
3.1人為原因造成的故障問(wèn)題
在電力工程中，技術(shù)人員往往會(huì)遇到一種情況，即根據(jù)事故報(bào)警裝置顯示繼電保護(hù)發(fā)生了故障問(wèn)題，但是找不到導(dǎo)致這一故障發(fā)生的源頭[3]。另外一種情況就是繼電保護(hù)機(jī)械停止工作，事故報(bào)警裝置卻沒(méi)有提前預(yù)警，這就使得技術(shù)人員未能判斷故障產(chǎn)生的緣由和過(guò)程。然而，根據(jù)以往數(shù)據(jù)顯示這幾種故障情況的產(chǎn)生都是由于各種各樣的人為原因，如職工在工作崗位中不集中注意力、沒(méi)有采取及時(shí)有效的解決措施、操作不當(dāng)?shù)?。一旦出現(xiàn)這種人為原因?qū)е碌墓收希夹g(shù)人員一定要在第一時(shí)間將情況如實(shí)向管理人員匯報(bào)，以此來(lái)保障故障解決的效率。部分情況下，電力工程單位會(huì)發(fā)生一種故障情況就是電壓失常，這種故障情況在發(fā)生時(shí)檢測(cè)其開(kāi)關(guān)等主要裝置均不會(huì)排查到任何異常情況。但是技術(shù)人員會(huì)因主觀原因?qū)е屡凶x不到位，進(jìn)而導(dǎo)致故障處理方法不當(dāng)，容易造成各種安全隱患。
3.2輔助工具應(yīng)用不到位造成的故障問(wèn)題
一般情況下，技術(shù)維修人員在解決電力工程繼電保護(hù)故障問(wèn)題時(shí)，會(huì)通過(guò)以往的故障匯總信息庫(kù)、機(jī)械報(bào)警裝置等要素來(lái)判斷故障發(fā)生的原因，并確定故障處理的方法。電力工程管理人員會(huì)安排專門的負(fù)責(zé)人員來(lái)對(duì)繼電保護(hù)器進(jìn)行定期排查，如果系統(tǒng)存在故障問(wèn)題，可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行針對(duì)性維修檢查，這種情況和繼電保護(hù)機(jī)械異常是無(wú)關(guān)的。然而，一旦排查到繼電保護(hù)機(jī)械出現(xiàn)了異常情況，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)預(yù)先做好故障表現(xiàn)特征的信息備案，先規(guī)劃出解決故障問(wèn)題的方案再實(shí)施正確的解決措施，以此來(lái)降低故障問(wèn)題造成更大損失的概率。在電力工程單位中，各種機(jī)械裝置能夠作為技術(shù)人員檢查繼電保護(hù)機(jī)械的輔助工具，因此，技術(shù)人員必須充分發(fā)揮這些機(jī)械裝置的優(yōu)勢(shì)作用，以此來(lái)提升故障判斷的準(zhǔn)確性和故障解決的效率。在繼電保護(hù)機(jī)械發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，這時(shí)觀察檢測(cè)裝置就會(huì)發(fā)現(xiàn)很多數(shù)據(jù)顯示正常，出現(xiàn)這些情況的原因是相應(yīng)的負(fù)責(zé)人員沒(méi)有做到實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)繼電保護(hù)機(jī)械的工作情況，未發(fā)揮輔助工具的作用，同時(shí)，并未做好日常數(shù)據(jù)的記錄，這時(shí)技術(shù)人員就會(huì)誤判繼電保護(hù)故障問(wèn)題發(fā)生的原因，進(jìn)而引發(fā)更加嚴(yán)重的故障問(wèn)題。由此可見(jiàn)，一旦繼電保護(hù)出現(xiàn)任何故障問(wèn)題，技術(shù)人員必須對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行整體綜合排查，以此來(lái)提高事故處理的質(zhì)量[4]。
4電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用原則
繼電保護(hù)技術(shù)是使得電力系統(tǒng)設(shè)備能夠正常運(yùn)行的手段，那么面對(duì)大量使用電力系統(tǒng)設(shè)備且用電環(huán)節(jié)多、大規(guī)模生產(chǎn)的電力企業(yè)來(lái)說(shuō)，更應(yīng)該注重這項(xiàng)技術(shù)的使用原則。
4.1三段式繼電保護(hù)原則
在電力系統(tǒng)工作時(shí)，流過(guò)電流感應(yīng)器的電流有相反的方向和相同的大小，這就說(shuō)明電流是正常的，繼電保護(hù)器并沒(méi)有工作。一般來(lái)說(shuō)在這種情況下，感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通數(shù)值為零，且斷電開(kāi)關(guān)沒(méi)有啟動(dòng)。而如果一切情況相反，流過(guò)感應(yīng)器的電流有相同的方向，感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通的數(shù)值不為零，且其中電流大小數(shù)值相等，斷電開(kāi)關(guān)工作，這就是設(shè)備在漏電故障情況下自動(dòng)啟用繼電保護(hù)器的征兆。
4.2接零保護(hù)原則
一般電力系統(tǒng)設(shè)備如果存在導(dǎo)線外露的情況，管理人員會(huì)安排設(shè)備人員對(duì)接線采取接零保護(hù)，主要針對(duì)器材中帶有金屬的部分。一般接零保護(hù)時(shí)，只是配備保護(hù)的零線而不是熔斷電阻絲。另外，開(kāi)關(guān)不會(huì)安裝在次要的保護(hù)零線上，接地保護(hù)零線和接零保護(hù)零線也不會(huì)安裝在一起，這樣能夠保證繼電保護(hù)器的安全使用。
4.3接地保護(hù)原則
為有效避免使用的電力系統(tǒng)裝備接地效果受到影響，技術(shù)人員應(yīng)該遵循接地保護(hù)原則。在大型軌道工具作業(yè)時(shí)，接地處理和3個(gè)以上的接地點(diǎn)是必備的，另外，1~4Ω是電力系統(tǒng)連接節(jié)點(diǎn)處可控的電阻率范圍。接地保護(hù)是應(yīng)用在電力系統(tǒng)設(shè)備導(dǎo)線外露的情況下，主要是在外露的導(dǎo)線并沒(méi)有產(chǎn)生電流的情況下對(duì)其進(jìn)行接地保護(hù)，從而使得工作人員在觸碰外露導(dǎo)線時(shí)不會(huì)出現(xiàn)安全事故。這是任何金屬外殼和裝備進(jìn)行接地處理時(shí)的必要措施，這樣能保證每一個(gè)工作環(huán)節(jié)的工作人員在接觸金屬外露的部分時(shí)不會(huì)造成故障問(wèn)題[5]。
4.4繼電保護(hù)器的安裝原則
①額定的繼電保護(hù)時(shí)長(zhǎng)。一般來(lái)說(shuō)，針對(duì)不同等級(jí)的支干線額定的繼電保護(hù)時(shí)長(zhǎng)不同，一級(jí)的支干線相較于平常的保護(hù)時(shí)長(zhǎng)會(huì)相差0.2s，而三級(jí)的額定保護(hù)時(shí)長(zhǎng)則與其相差0.4s。②針對(duì)不同等級(jí)的支干線來(lái)說(shuō)，額定的繼電保護(hù)電流大小也不同，主要在0～300mA的數(shù)值范圍根據(jù)不同等級(jí)的支干線分別調(diào)節(jié)。
5電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
5.1網(wǎng)絡(luò)化
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展推動(dòng)了社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的變革，例如，技術(shù)領(lǐng)域、政治領(lǐng)域、經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，等等。國(guó)民的數(shù)據(jù)信息通信工具就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，并且在新時(shí)代占據(jù)了重要的支柱性地位，促使國(guó)民生活生產(chǎn)的情況出現(xiàn)了本質(zhì)轉(zhuǎn)變，其對(duì)工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)產(chǎn)生了很大程度的影響，也使得該行業(yè)具備了有力的通信保障。近期，基于縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的繼電保護(hù)設(shè)備在新時(shí)代占據(jù)了重要的地位，對(duì)電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運(yùn)行提供了保障。雖然繼電保護(hù)主要的作用是體現(xiàn)在排除問(wèn)題配件與降低安全事故影響等方面，但是該裝置的作用并不僅限于此。在20世紀(jì)末，國(guó)內(nèi)某大學(xué)專門為三峽水壩的回路母線研發(fā)出了一類分布型母線保護(hù)設(shè)備，這一設(shè)備是將傳統(tǒng)的集中型母線保護(hù)劃分為不同的母線保護(hù)。技術(shù)人員會(huì)在不同回路的保護(hù)屏當(dāng)中安裝這些保護(hù)單元，單元之間會(huì)留有一定的空隙，不同保護(hù)單元之間是通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相連接的，這一網(wǎng)絡(luò)會(huì)將回路的所有保護(hù)單元構(gòu)建成為一個(gè)完整的體系。各個(gè)保護(hù)單元會(huì)按照該回路的電流量以及由計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)所得到的其余回路電流量作為參考依據(jù)，從而計(jì)算母線的差動(dòng)保護(hù)數(shù)值。當(dāng)結(jié)果得出是母線發(fā)生了故障問(wèn)題，那么繼電保護(hù)裝置就會(huì)將該回路的斷路器隔離，排除故障線路。當(dāng)外部發(fā)生故障問(wèn)題時(shí)，任一保護(hù)單元計(jì)算結(jié)果均顯示為外援故障，所以不會(huì)發(fā)生任何反應(yīng)。相較于傳統(tǒng)的集中型母線保護(hù)技術(shù)來(lái)說(shuō)，當(dāng)前這一類通過(guò)計(jì)算機(jī)所實(shí)現(xiàn)的分布型母線保護(hù)技術(shù)能夠?yàn)殡娏ΡＷo(hù)系統(tǒng)提供更加穩(wěn)定的技術(shù)保障。
5.2智能化
隨著新型電子芯片的研發(fā)和新興技術(shù)的快速發(fā)展，繼電保護(hù)裝置的智能化水平不斷提升。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問(wèn)題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如，在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢(shì)角度擺開(kāi)情況下發(fā)生經(jīng)過(guò)渡電阻的短路就是一種非線性問(wèn)題，距離保護(hù)很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)。如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過(guò)大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其他方法如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問(wèn)題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快[6]。天津大學(xué)從1996年起便開(kāi)始研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護(hù)，已取得初步成果。可以預(yù)見(jiàn)，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問(wèn)題。
5.3綠色化
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展速度不斷加快，國(guó)民的生活水平也日漸提升，能夠享受到越來(lái)越好的物質(zhì)條件。然而，在經(jīng)濟(jì)水平高速提升的同時(shí)環(huán)境問(wèn)題日益凸顯?，F(xiàn)階段，國(guó)內(nèi)的污染情況越來(lái)越嚴(yán)重，資源浪費(fèi)問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)峻，國(guó)家對(duì)環(huán)保節(jié)能的關(guān)注度提升，相關(guān)部門出臺(tái)了很多環(huán)保相關(guān)的政策和節(jié)能策略。由此可知，未來(lái)社會(huì)將會(huì)朝著保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源的方向發(fā)展，由此還誕生出了環(huán)保產(chǎn)品的概念。無(wú)論是從設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、研發(fā)、運(yùn)用等角度來(lái)看，繼電保護(hù)裝置都和保護(hù)環(huán)境、國(guó)民健康發(fā)展的需求相關(guān)。
5.4一體化
在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)技術(shù)計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置實(shí)際上就是一臺(tái)高性能、多功能的計(jì)算機(jī)，是整個(gè)電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的任何信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的任何信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置不但可完成繼電保護(hù)功能，而且在無(wú)故障正常運(yùn)行情況下還可完成測(cè)量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，即實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測(cè)量、數(shù)據(jù)通信一體化[7]。
6提升繼電保護(hù)技術(shù)應(yīng)用效果的有效方法
6.1配備專業(yè)技術(shù)人員
當(dāng)前，科學(xué)技術(shù)處在不斷發(fā)展的狀態(tài)當(dāng)中，并且繼電保護(hù)技術(shù)尤為重要，對(duì)于工作人員的素質(zhì)提出了較高要求。相關(guān)部門需要聘請(qǐng)專業(yè)的技術(shù)人員，并且組織對(duì)于工作人員的專門培訓(xùn)，使其掌握繼電保護(hù)技術(shù)的理論知識(shí)和操作原理，從而在電力系統(tǒng)工作中重視繼電保護(hù)技術(shù)的準(zhǔn)確運(yùn)用和電力系統(tǒng)設(shè)備的定期排查，從而提高人員素質(zhì)，促進(jìn)工作安全有效開(kāi)展[8]。
6.2重視繼電保護(hù)器
繼電保護(hù)器是繼電保護(hù)技術(shù)中主要應(yīng)用的設(shè)備，其使用種類和作業(yè)場(chǎng)所的環(huán)境都會(huì)對(duì)其正常使用產(chǎn)生影響。電力企業(yè)應(yīng)該將繼電保護(hù)器安裝到固定電源處且遠(yuǎn)離對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生安全隱患的因素，從而保證繼電保護(hù)器的正常使用。另外，安裝具有報(bào)警器的繼電保護(hù)器是必要的，這使得電力企業(yè)中的工作人員可以及時(shí)通過(guò)警報(bào)發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障和安全隱患，從而提升供電工作的質(zhì)量。
7結(jié)語(yǔ)
綜上所述，國(guó)內(nèi)的繼電保護(hù)技術(shù)歷經(jīng)了4個(gè)發(fā)展階段，由于科學(xué)技術(shù)與供電體系的快速發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)也朝著多個(gè)方向發(fā)展。具體表現(xiàn)為朝著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、綠色化的方向發(fā)展，這使得相關(guān)行業(yè)的人員面臨著更加復(fù)雜的問(wèn)題，但也推動(dòng)了繼電保護(hù)技術(shù)的快速發(fā)展。
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