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)計目標是安全、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，控制方法的不斷進步，以及相關(guān)學科的技術(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撲結(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。一般認為，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)相當長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內(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)的不斷進步，國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(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
[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)計目標是安全、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，控制方法的不斷進步，以及相關(guān)學科的技術(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撲結(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。一般認為，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)相當長的一段時間內(nèi)維持穩(wěn)定。通信直流電源在相當長的時間內(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)的不斷進步，國外正在研制和試驗新一代的通信用蓄電池，有的已經(jīng)進入商用化階段。這些新的蓄電池，由于其材料、結(jié)構(gòu)和技術(shù)上的先進性，在性能上具有傳統(tǒng)的VRLA電池無可比擬的優(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，目前正在逐步進入商用化階段。
2．燃料電池。燃料電池是一種化學電池，也是一種新型的發(fā)電裝置，它所需的化學原料由外部供給，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)的負載特性，減少給電網(wǎng)帶來嚴重污染的情況，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，導通角約為π/3，波峰因數(shù)大于純電阻負載的1.4倍。這些諧波電流大的電源給電網(wǎng)帶來了嚴重的污染，使電網(wǎng)波形失真，實際負荷能力降低，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：
[1]朱雄世，《通信電源的現(xiàn)狀與展望》.
[2]《淺析全球通信電源技術(shù)發(fā)展趨勢》.
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[4]孫向陽、張樹治，《國外通信用蓄電池技術(shù)研究的新進展》.
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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)中使用的特點及要求》.
[10]《全球通信電源技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)五大趨勢》.
[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
一、電力通信電源系統(tǒng)運行維護意義
2.1電源系統(tǒng)維護的背景
目前電力通信系統(tǒng)中電網(wǎng)存在的最大價值就是完成兩種資源的互換工作，這也是其最優(yōu)秀的一項特性。維護中國電網(wǎng)的穩(wěn)定是每一個通信人員最主要的職責，那么怎樣才能確保中國電力領(lǐng)域的穩(wěn)定，建設(shè)出一個安全、可信的電力通信系統(tǒng)，變成了當前中國最關(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)管和維護的重點，也是最難改善的一個環(huán)節(jié)。由于中國科技水平的提升，現(xiàn)代化理念的誕生，使得大數(shù)據(jù)時代有了更好的管理模式，但是不得不說，這其間必然少不了電源體系的貢獻。因此，維護電源體系的發(fā)展史歷史發(fā)展的必然，也是時代進步的需要。
1.2電源系統(tǒng)維護的必要性
根據(jù)以往的數(shù)據(jù)可以看出，中國電力通信電源系統(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)常會面對人才匱乏的現(xiàn)象，無法完成組隊監(jiān)管的任務(wù)，而是在問題發(fā)生之后在做處理。對于建設(shè)費用的投入，相關(guān)企業(yè)并未對電源系統(tǒng)的維護工作給出多余的資金，由于資金匱乏導致該環(huán)節(jié)的未來發(fā)展態(tài)勢很難進行下去。一般情況下，如果缺少對蓄電池的檢測和維護環(huán)節(jié)，長此以往，就會使得整個電源工作的使用壽命變短、具體特性也會減弱。
二、電力通信電源系統(tǒng)維護的措施
2.1電源系統(tǒng)維護的方法
根據(jù)數(shù)據(jù)研究表明，最常見的幾種電源體系的監(jiān)管方案的出發(fā)點都很統(tǒng)一，具體規(guī)整為以下幾個要點：第一點，想要創(chuàng)建監(jiān)管體系，就必須先確保運營管理模式的順利進行，這樣一來，才能確保方案的可行性。一般來說，全面、標準的建設(shè)規(guī)范，不但可以避免監(jiān)管的危險事故發(fā)生，又可因每隔一段時間的設(shè)備檢查而及時發(fā)現(xiàn)存在的隱患；第二點，想要確保設(shè)備連接的安全，就必須要確保電纜連接準確，可以對其采用每隔一段時間的檢測方式，判斷其是否安全；第三點，巡回檢查。所謂巡回檢查就比較普遍了，每一個環(huán)節(jié)都需要進行檢驗工作，對于電源體系檢驗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，按照屬性不同，對于設(shè)備的檢測方式也不同，這就要求操作人員要分工進行。
2.2電源系統(tǒng)維護的檢測
若想保持電源系統(tǒng)的正常運行，必不可少的最后一個環(huán)節(jié)就是監(jiān)管，期間的工作內(nèi)容只要分為以下幾點：操作人員要確保蓄電池的電壓數(shù)值是國家規(guī)定的數(shù)據(jù)、蓄電池插口處保持穩(wěn)固、安全開關(guān)使用正常，周邊沒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行低洼放電。
2.3電源系統(tǒng)維護的注意事項
減少蓄電池長時間放置、失去使用價值的現(xiàn)象；避免蓄電池長時間浮充但不使用的現(xiàn)象；避免蓄電池使用時間過長、超出自身供電能力；禁止用紋波較大的充電機對蓄電池進行充電的現(xiàn)象；等等。
三、結(jié)束語
電力通信電源體系已經(jīng)成為中國電網(wǎng)領(lǐng)域中至關(guān)重要的一個部分，其具有很高的存在價值。因此，對其所進行的具體操作方案一定要合理、全面。首當其沖的就是要確保相關(guān)的方案必須建立在現(xiàn)實的基礎(chǔ)上，具有存在的價值；繼而要保證方案的創(chuàng)建融合時代的特點，不斷強化具體的技術(shù)工藝，并關(guān)注每一點細節(jié)，確保面面俱到。這篇論文內(nèi)容簡短精煉，簡述了幾種最常見的維護監(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，從實際的操作中發(fā)現(xiàn)問題，給出可行的改進方案。當然，雖然創(chuàng)新方案的實施迫在眉睫，但操作人員一定要注重主體，認清改進的方向
。對于電源體系的維護工作來說，就需要操作人員從蓄電池維護、電源模塊性能維護和電力通信電源系統(tǒng)設(shè)施的角度入手。對于整體的改進雖然并不容易，只要改進的內(nèi)容可實行/具有存在的價值，就必然要進行下去。只有正常運作的監(jiān)管系統(tǒng)，才能為整個電力領(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，操作人員要不斷改進現(xiàn)狀，將現(xiàn)代的先進技術(shù)和理念融合其中。
參 考 文 獻
[1]費世剛. 電力系統(tǒng)直流電源開放式通信系統(tǒng)的研究與應(yīng)用[D].南華大學，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 運行安全維護
論文摘要：通信電源系統(tǒng)是對通信局站各種通信設(shè)備及建筑負荷等提供用電的設(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)以及動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)等多個子系統(tǒng)組成。通信離不開電源，通信電源是通信的保障，所以保證通信電源系統(tǒng)的安全運行，對保證通信系統(tǒng)的暢通乃至通信的安全有著積極的意義。
1 加強通信設(shè)備的過電壓防護
以大規(guī)模集成電路為核心的通信設(shè)備隨著信息科學技術(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、運行速度快、功耗小、故障率低、便于維護管理是其顯著的優(yōu)點。但它絕緣強度低，工作電壓低，承受過電壓能力弱，是屬于低電平、微電流系列的電子設(shè)備。當受到電網(wǎng)過電壓或雷電干擾時，電子通訊設(shè)備往往會受到較大的破壞。據(jù)有關(guān)研究顯示，過電壓對電子通信設(shè)備造成的故障損壞比重占到總事故的三至四成。因此加強通信設(shè)備的過電壓防護，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 加強電源設(shè)備的雷電過電壓防護
電源是通信設(shè)備安全運行的基礎(chǔ)，一個良好的電源系統(tǒng)，為通信設(shè)備的安全運行提供了堅實的基礎(chǔ)。首先要消除由于雷電干擾引起的過電壓對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準，對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，且必須埋地進出通信站。其次是在電源上逐級全面加裝電源防雷器，實現(xiàn)多等級防護。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)計是保證通信電源系統(tǒng)可靠運行的不可缺少的環(huán)節(jié)，雷電對信息設(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。產(chǎn)生過電壓的根源是雷電流，而雷電電磁場則是產(chǎn)生感應(yīng)過電壓的根源。對于通信設(shè)備來說，雷電過電壓來源主要包括直擊雷/感應(yīng)雷過電壓、雷電侵入波和反擊過電壓。在一般情況下，通信電源必須采取概率防護、系統(tǒng)防護和多級防護的防雷原則，通信電源系統(tǒng)應(yīng)采用多級防雷體系。而采用防雷器件時還應(yīng)該考慮到防雷器件對系統(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、泄漏電流、插入損耗、結(jié)構(gòu)形式、遠程監(jiān)控、操作與維護等，還有安規(guī)的影響等。
1.2 通信線路防止過電壓
各種通信設(shè)備的入口和出口，必須通過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。有的公司只用一個分線箱就進行出線、入線的匯接而沒有安裝保安配線柜(架)，這種做法極易造成通信設(shè)備的損壞。通信的特點是可靠性高、容量小，通信電纜沿電力桿路架設(shè)強電、故受強電磁場干擾的概率大。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，導致強電侵入。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，容易引起強電侵入或干擾。雷電干擾或是一些線路故障、產(chǎn)生電流突變時，會產(chǎn)生瞬變強電磁場，從而造成對通信線路的強電磁感應(yīng)過電壓。有時會產(chǎn)生程控電話交換機大面積燒壞、停運的故障，因此，通信電纜進入機房務(wù)必得接入保安配線柜。保安配線柜應(yīng)裝有抑制電纜線對縱向?qū)^電壓、過電流的限幅裝置。 壓敏電阻或固體(氣體)放電管與正溫度系數(shù)熱敏電阻，組成抑制過電壓能力強，響應(yīng)速度快，通流量大的保安單元。當一些通信線路與電力線接觸時或遭受到雷電干擾，固體(氣體)放電管放電(或壓敏電阻限幅)將高壓入地，使危險電壓下降到安全范圍。如線路遭受幅值在350mA以上電流時，正溫度系數(shù)熱敏電阻的阻值會迅速增加，使線路呈現(xiàn)斷開狀態(tài)，回路電流幅度減小，從而保護了室內(nèi)通信設(shè)備。當過過電流、電壓消除后，保安單元就會自動恢復(fù)正常。所以，保安配線柜的使用對于防止通信線路干擾過電壓，降低設(shè)備故障率是非常必要的。 1.3 防止靜電引起的過電壓
靜電是是一種處于靜止狀態(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)備過電壓，主要通過靜電對設(shè)備內(nèi)部半導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)備信號地（直流地）電位較大變動，這類似于反擊；靜電的放電電流瞬時流經(jīng)設(shè)備機殼，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)過電壓；靜電也能以過電壓波形式通過信號線、電源線進入設(shè)備內(nèi)部，這類似于過電壓波入侵；靜電放電時的接觸部分產(chǎn)生的電磁波能對設(shè)備信號線產(chǎn)生輻射噪聲，這類似于電磁脈沖過電壓等等。靜電過電壓引起的設(shè)備故障往往是隨機故障，重復(fù)性不強，一般不容易被維護人員覺察，因此更應(yīng)該引起重視。所以在通信機房必須安裝加濕器、空調(diào)、濕度計、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，先帶防靜電手環(huán)，或者用手先摸機殼放電后，再進行設(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：工作接地和保護接地，工作接地是將電氣設(shè)備外殼與大地直接連接，當發(fā)生漏電時，通過外殼傳入地下，減小通過人體電流防止發(fā)生觸電傷亡事故；保護接地是將電氣設(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。接地為各種干擾過電壓、過電流的泄放，提供一個出口，是各種過電壓、過電流保護的基石，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，即單點接地方式。其優(yōu)點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)備運行不正常、甚至造成設(shè)備損害。在通信機房內(nèi)，防雷地線、工作地線、保護地線、配電盤(低壓)的均應(yīng)單獨布放，并要在地線排上匯接，然后經(jīng)過接地線到單點接地體入地。 要保證電力通信設(shè)備的安全運行，就必須要認真分析通信設(shè)備的運行狀況，找出并克服危及運行的弱點。由事后性被動檢修，轉(zhuǎn)變成預(yù)防性主動維護，提高通信設(shè)備運行效率，保障電力通信網(wǎng)的暢通，確保電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟的運行。
2 建立健全新的維護機制和制度
要對大規(guī)模的通信網(wǎng)提供安全可靠的供電并保證通信不間斷，同時在人員較少的清況下還要對種類繁雜、數(shù)量眾多、分布廣泛的電源設(shè)備進行日常維護和故障搶修，因此建立一套科學完善的通信電源維護機制和制度，實現(xiàn)維護工作效率最大化、科學化，使管理水平日益增高，以適應(yīng)行業(yè)的更快速發(fā)展，就變得勢在必行，這也是通信電源專業(yè)追求的目標。當前要結(jié)合以集中維護、集中管理、集中監(jiān)控為特征的本地網(wǎng)一體化維護管理體制，利用動力和環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)的平臺來進行維護體制改革。不同地方可以按照自身不同的特征來設(shè)計屬于自己的維護機制。在制度方面要完善的集中維護、集中管理、集中監(jiān)控的維護制度，實行故障的集中報障和閉環(huán)處理的政策。把維護管理的重點放在維護規(guī)范的執(zhí)行和落實方面。在基礎(chǔ)管理工作上，務(wù)必倡導主動維護、預(yù)防性維護，以消除故障苗頭為目標；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、及時以減少故障造成的損失。
參考文獻
第4篇：通信電源發(fā)展論文范文
【關(guān)鍵詞】計算機 網(wǎng)絡(luò)化 UPS選型 電源設(shè)計
【中圖分類號】 TP303【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）02-0293-02
1、UPS的選型理念
對UPS進行選取，首先要掌握UPS的分類，目前市場一般按照其主電路結(jié)構(gòu)的技術(shù)屬性實施分類，并且廣為用戶認可，并以此作為標準，來判斷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；第四類為在線電壓補償式，主要有APC秀康DP300系列UPS。而具體描述UPS的技術(shù)性能指標有四大類：一是對電網(wǎng)的適應(yīng)能力；二是滿足負載要求的UPS常規(guī)輸出指標；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中，比較和選擇UPS應(yīng)重點關(guān)注，一直是當前專家和行業(yè)大用戶普遍認可的一些觀點：
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
雙逆變在線式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這兩項指標危害很大，形成所謂的電力公害，這會1）使由同一電網(wǎng)供電的變壓器、電動機、電容器等產(chǎn)生附加諧波損耗、過熱、加速老化；2）引起異步電動機轉(zhuǎn)矩降低，振動加劇噪聲增大；3）引起繼電器和自動裝置誤動作，其次諧波對通訊線路、測量儀器產(chǎn)生輻射干擾，影響電能計量的精度等。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)達國家早已立例，嚴格限制用電設(shè)備對電網(wǎng)的污染。我國有關(guān)部門亦正制訂相關(guān)法規(guī)，施行日期亦不會遙遠，因此用戶在購買UPS不間斷電源時，若不考慮此因素，將會留下日后治理的諸多麻煩，造成經(jīng)濟上的重大損失，同時也會因為治理而產(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，對于帶有整流濾波輸入的傳統(tǒng)雙變換UPS，無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，采用雙逆變電壓補償在線式的UPS，其輸入端是一個四象限高頻逆變器，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%，對電網(wǎng)無污染。 AC-AC總效率高達96%。
由上可見，目前只有采用雙逆變電壓補償在線式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)、輸出過載能力、輸出不平衡負載的能力等指標，直接反映了UPS的輸出能力，對這些指標的限制，說明了UPS輸出能力的局限性和脆弱的一面，盡管在配置UPS容量時盡可以使負載滿足UPS的要求，甚至留出很大的余量，但這些指標卻直接反映了UPS的可靠性。過載能力強，允許輸出電流波峰系數(shù)高的，對負載功率因數(shù)限制小的，在同樣電網(wǎng)環(huán)境和負載條件運行，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，意味著節(jié)省電能，這是綠色電源的標志之一。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，元器件選用得好，意味著功器件功率損耗小，功率強度小，溫度低，這必然會增強元器件乃至整機的壽命和可靠性。
根據(jù)***鎮(zhèn)政府的實際情況和未來網(wǎng)絡(luò)設(shè)備擴容的需要，我們建議為網(wǎng)絡(luò)中心機房選配一臺APC秀康SL20KW ，它的延遲時間有2小時，充分保證網(wǎng)絡(luò)中心機房設(shè)備的電源供給。
2、APC秀康SL20KW系列UPS的性能優(yōu)勢
秀康SL20KW系列 UPS有綠色電源之稱，DELTA逆變器技術(shù)把電壓補償原理成功地運用到UPS主電路中，使Silcon UPS的指標在很多方面超過其它同類產(chǎn)品，就目前情況下，有的指標是其它方案的UPS無論如何也達不到的。
下面的八個指標體現(xiàn)了Silcon UPS的優(yōu)越性：
2.1 輸入功率因數(shù)等于1對于一般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卻輕易實現(xiàn)了輸入功率因數(shù)為1，它借助于DELTA逆變器對輸入電流進行調(diào)制，使UPS的輸入端對電網(wǎng)來說相當一個純線性電阻，輸入電流和電壓完全同相。在整個負載電流范圍內(nèi)，輸入功率因數(shù)都很高，這是其它校正技術(shù)難以實現(xiàn)的。
輸入功率因數(shù)高的好處有兩點：一是減少了無功電流對電網(wǎng)的污染；二是使輸入無功功率為零，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倍的油機功率容量向UPS配電。同時還降低其它供電設(shè)備諸如開關(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 對電網(wǎng)無高次諧波干擾
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)運行，每年節(jié)約24（小時）x 365（天）x7KW=61320KWH。
2.3 UPS主機功率器件的壽命長，可靠性高
UPS主要器件的壽命可靠性是與它承擔的功率（功率強度）有直接關(guān)系的，一個大功率半導體器件的壽命和可靠性直接與它承擔的電壓、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主逆變器只承擔了20%的負載功率，這與一般UPS（承擔100%的負載功率）相差相當懸殊。功率器件的壽命和可靠性的提高是顯而易見的。
在UPS選用的過程中，應(yīng)當結(jié)合機房的具體條件來選用，例如機房系統(tǒng)規(guī)模、系統(tǒng)的形式、常規(guī)性的UPS單元容量等。在安裝過程中，還要求有經(jīng)驗的操作人員進行，充分結(jié)合以往工程經(jīng)驗，以及主要供貨商的產(chǎn)品規(guī)格對自己的機房進行選用、安裝。同時安全性、穩(wěn)定性是安裝過程中最需要考慮的因素，充分保證工作連續(xù)性。
參考文獻
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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)處理問題為主的傳統(tǒng)電力電子學,向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(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體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(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)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,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(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、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,交流電機變頻惆速因節(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)補償?shù)?。這時的電力電子技術(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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(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)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,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,實現(xiàn)小型輕量化,機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計算機高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計算機技術(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)境保護署l992年6月17日“能源之星"計劃規(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)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,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大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,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撲結(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)是計算機、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)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。
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)動交流異步電動機實現(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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(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。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發(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,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(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。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達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)的體積進一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,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。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到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(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)?？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，各種變換器拓撲結(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界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(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,從而達到近于理想的負載匹配和驅(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、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
理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,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)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。
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,實質(zhì)上都屬于“標準”功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了“智能化”功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,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)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(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),所有模塊共同分擔負載電流,一旦其中某個模塊失效,其它模塊再平均分擔負載電流。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:便于計算機處理控制、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,需要用計算機控制時,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準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,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世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,有了多種修正功率因數(shù)的方法。這些為2l世紀批量生產(chǎn)各種綠色開關(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)；開關(guān)電源
現(xiàn)代電源技術(shù)是應(yīng)用電力電子半導體器件,綜合自動控制、計算機(微處理器)技術(shù)和電磁技術(shù)的多學科邊緣交又技術(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。
當前,電力電子作為節(jié)能、節(jié)才、自動化、智能化、機電一體化的基礎(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。在不遠的將來,電力電子技術(shù)將使電源技術(shù)更加成熟、經(jīng)濟、實用,實現(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,向以高頻技術(shù)處理問題為主的現(xiàn)代電力電子學方向轉(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體復(fù)合器件,表明傳統(tǒng)電力電子技術(shù)已經(jīng)進入現(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)電機提供,但是大約20%的電能是以直流形式消費的,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(電氣機車、電傳動的內(nèi)燃機車、地鐵機車、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,交流電機變頻惆速因節(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)補償?shù)?。這時的電力電子技術(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)的精細加工技術(shù)和高壓大電流技術(shù)有機結(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)化的標志。據(jù)統(tǒng)計,到1995年底,功率M0SFET和GTR在功率半導體器件市場上已達到平分秋色的地步,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,實現(xiàn)小型輕量化,機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計算機高效率綠色電源
高速發(fā)展的計算機技術(shù)帶領(lǐng)人類進入了信息社會,同時也促進了電源技術(shù)的迅速發(fā)展。八十年代,計算機全面采用了開關(guān)電源,率先完成計算機電源換代。接著開關(guān)電源技術(shù)相繼進人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
計算機技術(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)境保護署l992年6月17日"能源之星"計劃規(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)變換成標稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機用的一次電源中,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大,單機容量己從48V/12.5A、48V/20A擴大到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,且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標準控制板上,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撲結(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)是計算機、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)送到負載。為了在逆變器故障時仍能向負載提供能量,另一路備用電源通過電源轉(zhuǎn)換開關(guān)來實現(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,可以實現(xiàn)對UPS的智能化管理,進行遠程維護和遠程診斷。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)動交流異步電動機實現(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。國內(nèi)于90年代初期開始研究變頻空調(diào),96年引進生產(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。預(yù)計到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)速的壓縮機電機。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進一步發(fā)展方向。
2.6高頻逆變式整流焊機電源
高頻逆變式整流焊機電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機電源,代表了當今焊機電源的發(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,達到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進而提前對系統(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。
國外逆變焊機已可做到額定焊接電流300A,負載持續(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光機和CT機等大型設(shè)備。電壓高達50~l59kV,電流達到0.5A以上,功率可達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)的體積進一步減小。
國內(nèi)對靜電除塵高壓直流電源進行了研制,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。在電阻負載條件下,輸出直流電壓達到55kV,電流達到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(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)?？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，各種變換器拓撲結(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界的研究熱點,論文數(shù)量逐年增加，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟和維護方便等優(yōu)點。已被大型計算機、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、電力機車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動機驅(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,從而達到近于理想的負載匹配和驅(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、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
理論分析和實踐經(jīng)驗表明,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)計的5~l0%。無論是逆變式整流焊機,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)濟效益,更可體現(xiàn)技術(shù)含量的價值。
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,實質(zhì)上都屬于"標準"功率模塊(SPM)。近年,有些公司把開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路也裝到功率模塊中去,構(gòu)成了"智能化"功率模塊(IPM),不但縮小了整機的體積,更方便了整機的設(shè)計制造。實際上,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)過嚴格、合理的熱、電、機械方面的設(shè)計,達到優(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、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:便于計算機處理控制、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,需要用計算機控制時,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準,如IEC555、IEC917、IECl000等。事實上,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世紀末,各種有源濾波器和有源補償器的方案誕生,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。開關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實現(xiàn),將標志著這些技術(shù)的成熟,實現(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,以開關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開關(guān)電源,僅國內(nèi)有20多億人民幣的市場需求,吸引了國內(nèi)外一大批科技人員對其進行開發(fā)研究。開關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國內(nèi)市場正在啟動,并將很快發(fā)展起來。還有其它許多以開關(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_發(fā)。
參考文獻：
[1]林渭勛:淺談半導體高頻電力電子技術(shù),電力電子技術(shù)選編,浙江大學,384-390,1992。
第7篇：通信電源發(fā)展論文范文
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)電源的一項重要指標，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MOSFET，不管是哪種，在其導通和截止的時候，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，理論上和實際上都是一定存在的。為了實現(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行高頻變脈寬波斬波而后整流濾波實現(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。采樣點選在LC濾波器之前，輸出電壓會降低。因為任何電感都有一個直流電阻，當有電流輸出時，在電感上會有壓降產(chǎn)生，導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都有一項指標：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。
濾波器的計算式復(fù)雜的，在設(shè)計中，常常是按照一定的范圍選取L和C，通過在線路中試驗，測試各項指標，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，廣泛地應(yīng)用于計算機、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，選擇合適的方法關(guān)鍵是根據(jù)自己的設(shè)計要求，比如產(chǎn)品體積，成本，開發(fā)周期等。
參考文獻
1 孟建輝.開關(guān)電源的基本原理及發(fā)展趨勢[J].通信電源技術(shù),2009.6
2 鄭憲龍,和軍平等.DC/DC開關(guān)電源共模EMI濾波器的研制[J].電力電子技術(shù),2007.12
3 張國安,翟長生.沖量控制技術(shù)消除開關(guān)電源低頻波紋的研究[J].電力電子技術(shù),2009.4
第8篇：通信電源發(fā)展論文范文
關(guān)鍵詞：PLC；遠程監(jiān)控；故障診斷；方法
0前言
PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計從其結(jié)構(gòu)和控制要求上實現(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)議實現(xiàn)前端機與PLC的串行通信強化了系統(tǒng)信息傳輸?shù)陌踩院途珳市?。近幾年隨著PLC遠程監(jiān)控的應(yīng)用范圍越來越廣泛，如何利用故障診斷方法強化PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用作用，為我國設(shè)備運行和使用提供技術(shù)保障成為了研究的主要側(cè)重點，具有典型性。
1PLC遠程監(jiān)控
PCL遠程監(jiān)控中主要是利用PLC實現(xiàn)設(shè)備遠程控制程序編寫，進而實現(xiàn)PLC遠程故障診斷，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)場傳感信息采集和數(shù)據(jù)運行來實現(xiàn)數(shù)據(jù)系統(tǒng)的信號轉(zhuǎn)換和信號處理，利用數(shù)據(jù)信號的信息分析能力完成及設(shè)備的運行情況，及時完成故障的診斷處理[1]。PLC遠程監(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能夠有效的實現(xiàn)遠程現(xiàn)場設(shè)備的終端信息采集處理，進而完成數(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[2]。PLC遠程監(jiān)控在工業(yè)上的應(yīng)用主要是以工業(yè)集成化、自動化、規(guī)?；透咝Щl(fā)展為方向，完成對設(shè)備故障診斷的精確性優(yōu)化。
2PLC遠程監(jiān)控的特診
從特征性的角度出發(fā)對PLC遠程監(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)智能化和實時性的特征[3]。系統(tǒng)安全可靠性特征:PLC遠程監(jiān)控利用龐大的有機組合體實現(xiàn)了遠程故障信息的集中處理和分析，進而提高了信息的可靠性，強化了設(shè)備信息系統(tǒng)的整體故障判定準確性，為設(shè)備的使用和維護經(jīng)濟損失帶來了可靠性。系統(tǒng)智能化特征:PLC遠程監(jiān)控在設(shè)備監(jiān)控和故障診斷的過程中根據(jù)設(shè)備的運行數(shù)據(jù)情況，實現(xiàn)了異常和故障的智能化判定和處理，并且能夠及時的采取控制措施，以完成正常系統(tǒng)的智能化運行。實時性特征:PLC遠程監(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，始終對設(shè)備運行的狀態(tài)實施整體監(jiān)控，并且采用無間斷反應(yīng)傳輸?shù)姆绞綄⒈O(jiān)控的信息實時的傳遞給后臺的工作人員，進而降低了傳統(tǒng)反饋信息傳輸?shù)难舆t性和不穩(wěn)定性缺陷，進一步奠定了PLC遠程監(jiān)控在設(shè)備運行監(jiān)控中的實時性特征。
3PLC遠程監(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)的可測量運行信息和數(shù)學模型先驗知識故障信號對比進行檢測，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)輸出和輸入信信號殘差反應(yīng)整個系統(tǒng)可能出現(xiàn)的故障，如果無故障則殘差一般為零。故障決策流程主要是當殘差被檢測出存在故障，利用闕值的設(shè)定以及統(tǒng)計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遠程監(jiān)控診斷。
3.2可測信號故障診斷方法
可測信號故障診斷主要是根據(jù)直接可測的輸入和輸出信號變化關(guān)系或變化趨勢完成故障的整體診斷?？蓽y信號故障診斷的過程中包含輸入輸出信號小波變化故障診斷以及數(shù)學形式表達故障診斷兩個流程。第一流程中PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)能夠利用系統(tǒng)暑促胡的幅值、頻率、相位值等進行信號與故障源之間關(guān)系判定。第二流程數(shù)學形式表達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輸入和輸出信號之間的波動差異性進行基礎(chǔ)計算，完成可測信號故障運行診斷。
3.3人工智能故障診斷方法
目前PLC遠程監(jiān)控人工智能故障診斷主要包含故障樹診斷、故障專家診斷、模糊識別診斷和模糊數(shù)學診斷四種方法。其中故障樹診斷主要是利用系統(tǒng)或設(shè)備內(nèi)特定時間及其子系統(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分析法。故障專家診斷主要是利用專家視覺、聽覺、觸覺等客觀事實對系統(tǒng)故障進行判定。模糊識別診斷主要是采用離線分析法和在線診斷分析法對系統(tǒng)故障表象特征向量集進行故障模式向量函數(shù)識別。模糊數(shù)學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故障的遠程診斷和監(jiān)控。
4總結(jié)
通過本文中對PLC遠程監(jiān)控及其故障診斷方法進行分析，能夠看出PLC遠程監(jiān)控的應(yīng)用具有安全可靠性、系統(tǒng)智能化和實時性的特征。就目前我國國內(nèi)PLC遠程監(jiān)控故障診斷方法來看，其主要包含數(shù)字模型故障診斷方法、可測信號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)化的過程中必須充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)遠程監(jiān)控技術(shù)的數(shù)據(jù)共享功能，加強遠程監(jiān)控系統(tǒng)故障診斷信息交流的快速性和交互性，進而為PLC遠程監(jiān)控系統(tǒng)的技術(shù)完善奠定基礎(chǔ)。
參考文獻：
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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)；繼電保護技術(shù)；現(xiàn)狀；發(fā)展
1引言
當前，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)安全隱患都會影響整個電力系統(tǒng)的安全運行，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)的繼電保護和維修工作的難度日漸提升。繼電保護是在這種背景下提出的新型保護方式，改善了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)保護方式的缺陷和不足，融合了幾種電力系統(tǒng)保護方式的優(yōu)勢，在現(xiàn)代供電網(wǎng)絡(luò)當中發(fā)揮了重要作用。
2繼電保護技術(shù)概述
2.1繼電保護技術(shù)的概念
繼電保護技術(shù)的應(yīng)用實質(zhì)上是繼電保護器在發(fā)揮作用的過程，繼電保護器由開關(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，會自動把主回路切斷來保證設(shè)備不受到損壞和工作過程中不造成人員損傷。繼電保護器主要具有2種功能，即過載保護和電流短路保護，一般會在設(shè)備產(chǎn)生漏電故障時自動啟用保護功能，從而避免意外事故的發(fā)生[1]。
2.2繼電保護技術(shù)的應(yīng)用背景
如果不正確使用熔斷電阻絲，實際運用的電流量超過了承載值，這時流經(jīng)導線的電流產(chǎn)生的熱量會將外表的絕緣層融化，這時就容易造成故障隱患。如果在日常工作中對器材的損壞較為嚴重并且沒有及時檢查和發(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，繼電保護技術(shù)的應(yīng)用十分必要。
2.3繼電保護技術(shù)的工作原理
繼電保護技術(shù)是應(yīng)用在設(shè)備漏電故障發(fā)生之時保護設(shè)備和保證安全工作的手段，因此，為更好地應(yīng)用這項技術(shù)，相關(guān)人員需要了解它的工作原理。繼電保護技術(shù)實質(zhì)上是繼電保護器對于設(shè)備出現(xiàn)漏電故障時利用其過載保護和短路保護的功能避免工作過程中安全事故的發(fā)生。在建筑電力系統(tǒng)工作過程中，因為使用電力系統(tǒng)的設(shè)備和環(huán)節(jié)過多，所以稍有不慎就容易導致安全事故的發(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、檢查不及時、對實際的使用原理不了解是當前工作團隊中的常見問題，這極易導致各種漏電事故頻頻發(fā)生。繼電保護器中利用其組成結(jié)構(gòu)中的電流感應(yīng)器，在感知電流異常時，保護器會自動關(guān)閉開關(guān)從而進行斷電。一般的電力系統(tǒng)設(shè)備在電流輸入的地方會安裝繼電保護器，通過導線一端接入電流感應(yīng)變壓裝置，斷電的開關(guān)安裝在導線的在另一邊，以便在電流通過時及時感知異常，從而阻斷異常電流對設(shè)備的損壞。
3電力工程繼電保護故障的成因
3.1人為原因造成的故障問題
在電力工程中，技術(shù)人員往往會遇到一種情況，即根據(jù)事故報警裝置顯示繼電保護發(fā)生了故障問題，但是找不到導致這一故障發(fā)生的源頭[3]。另外一種情況就是繼電保護機械停止工作，事故報警裝置卻沒有提前預(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、沒有采取及時有效的解決措施、操作不當?shù)取Ｒ坏┏霈F(xiàn)這種人為原因?qū)е碌墓收?，技術(shù)人員一定要在第一時間將情況如實向管理人員匯報，以此來保障故障解決的效率。部分情況下，電力工程單位會發(fā)生一種故障情況就是電壓失常，這種故障情況在發(fā)生時檢測其開關(guān)等主要裝置均不會排查到任何異常情況。但是技術(shù)人員會因主觀原因?qū)е屡凶x不到位，進而導致故障處理方法不當，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題
一般情況下，技術(shù)維修人員在解決電力工程繼電保護故障問題時，會通過以往的故障匯總信息庫、機械報警裝置等要素來判斷故障發(fā)生的原因，并確定故障處理的方法。電力工程管理人員會安排專門的負責人員來對繼電保護器進行定期排查，如果系統(tǒng)存在故障問題，可以對系統(tǒng)進行針對性維修檢查，這種情況和繼電保護機械異常是無關(guān)的。然而，一旦排查到繼電保護機械出現(xiàn)了異常情況，技術(shù)人員應(yīng)當預(yù)先做好故障表現(xiàn)特征的信息備案，先規(guī)劃出解決故障問題的方案再實施正確的解決措施，以此來降低故障問題造成更大損失的概率。在電力工程單位中，各種機械裝置能夠作為技術(shù)人員檢查繼電保護機械的輔助工具，因此，技術(shù)人員必須充分發(fā)揮這些機械裝置的優(yōu)勢作用，以此來提升故障判斷的準確性和故障解決的效率。在繼電保護機械發(fā)生故障問題時，這時觀察檢測裝置就會發(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)的負責人員沒有做到實時監(jiān)測繼電保護機械的工作情況，未發(fā)揮輔助工具的作用，同時，并未做好日常數(shù)據(jù)的記錄，這時技術(shù)人員就會誤判繼電保護故障問題發(fā)生的原因，進而引發(fā)更加嚴重的故障問題。由此可見，一旦繼電保護出現(xiàn)任何故障問題，技術(shù)人員必須對整個系統(tǒng)進行整體綜合排查，以此來提高事故處理的質(zhì)量[4]。
4電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的運用原則
繼電保護技術(shù)是使得電力系統(tǒng)設(shè)備能夠正常運行的手段，那么面對大量使用電力系統(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)來說，更應(yīng)該注重這項技術(shù)的使用原則。
4.1三段式繼電保護原則
在電力系統(tǒng)工作時，流過電流感應(yīng)器的電流有相反的方向和相同的大小，這就說明電流是正常的，繼電保護器并沒有工作。一般來說在這種情況下，感應(yīng)器中的感應(yīng)磁通數(shù)值為零，且斷電開關(guān)沒有啟動。而如果一切情況相反，流過感應(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，斷電開關(guān)工作，這就是設(shè)備在漏電故障情況下自動啟用繼電保護器的征兆。
4.2接零保護原則
一般電力系統(tǒng)設(shè)備如果存在導線外露的情況，管理人員會安排設(shè)備人員對接線采取接零保護，主要針對器材中帶有金屬的部分。一般接零保護時，只是配備保護的零線而不是熔斷電阻絲。另外，開關(guān)不會安裝在次要的保護零線上，接地保護零線和接零保護零線也不會安裝在一起，這樣能夠保證繼電保護器的安全使用。
4.3接地保護原則
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)該遵循接地保護原則。在大型軌道工具作業(yè)時，接地處理和3個以上的接地點是必備的，另外，1~4Ω是電力系統(tǒng)連接節(jié)點處可控的電阻率范圍。接地保護是應(yīng)用在電力系統(tǒng)設(shè)備導線外露的情況下，主要是在外露的導線并沒有產(chǎn)生電流的情況下對其進行接地保護，從而使得工作人員在觸碰外露導線時不會出現(xiàn)安全事故。這是任何金屬外殼和裝備進行接地處理時的必要措施，這樣能保證每一個工作環(huán)節(jié)的工作人員在接觸金屬外露的部分時不會造成故障問題[5]。
4.4繼電保護器的安裝原則
①額定的繼電保護時長。一般來說，針對不同等級的支干線額定的繼電保護時長不同，一級的支干線相較于平常的保護時長會相差0.2s，而三級的額定保護時長則與其相差0.4s。②針對不同等級的支干線來說，額定的繼電保護電流大小也不同，主要在0～300mA的數(shù)值范圍根據(jù)不同等級的支干線分別調(diào)節(jié)。
5電力系統(tǒng)繼電保護技術(shù)的發(fā)展趨勢
5.1網(wǎng)絡(luò)化
互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展推動了社會各個領(lǐng)域的變革，例如，技術(shù)領(lǐng)域、政治領(lǐng)域、經(jīng)濟領(lǐng)域，等等。國民的數(shù)據(jù)信息通信工具就是計算機網(wǎng)絡(luò)，并且在新時代占據(jù)了重要的支柱性地位，促使國民生活生產(chǎn)的情況出現(xiàn)了本質(zhì)轉(zhuǎn)變，其對工業(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)差動保護的繼電保護設(shè)備在新時代占據(jù)了重要的地位，對電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、持續(xù)運行提供了保障。雖然繼電保護主要的作用是體現(xiàn)在排除問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世紀末，國內(nèi)某大學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設(shè)備，這一設(shè)備是將傳統(tǒng)的集中型母線保護劃分為不同的母線保護。技術(shù)人員會在不同回路的保護屏當中安裝這些保護單元，單元之間會留有一定的空隙，不同保護單元之間是通過計算機網(wǎng)絡(luò)相連接的，這一網(wǎng)絡(luò)會將回路的所有保護單元構(gòu)建成為一個完整的體系。各個保護單元會按照該回路的電流量以及由計算機網(wǎng)絡(luò)所得到的其余回路電流量作為參考依據(jù)，從而計算母線的差動保護數(shù)值。當結(jié)果得出是母線發(fā)生了故障問題，那么繼電保護裝置就會將該回路的斷路器隔離，排除故障線路。當外部發(fā)生故障問題時，任一保護單元計算結(jié)果均顯示為外援故障，所以不會發(fā)生任何反應(yīng)。相較于傳統(tǒng)的集中型母線保護技術(shù)來說，當前這一類通過計算機所實現(xiàn)的分布型母線保護技術(shù)能夠為電力保護系統(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)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一種非線性問題，距離保護很難正確作出故障位置的判別，從而造成誤動或拒動。如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時都可正確判別。其他方法如遺傳算法、進化規(guī)劃等也都有其獨特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當結(jié)合可使求解速度更快[6]。天津大學從1996年起便開始研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)式繼電保護，已取得初步成果?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護領(lǐng)域必會得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。
5.3綠色化
近年來，國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展速度不斷加快，國民的生活水平也日漸提升，能夠享受到越來越好的物質(zhì)條件。然而，在經(jīng)濟水平高速提升的同時環(huán)境問題日益凸顯。現(xiàn)階段，國內(nèi)的污染情況越來越嚴重，資源浪費問題也越來越嚴峻，國家對環(huán)保節(jié)能的關(guān)注度提升，相關(guān)部門出臺了很多環(huán)保相關(guān)的政策和節(jié)能策略。由此可知，未來社會將會朝著保護環(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。無論是從設(shè)計、生產(chǎn)、研發(fā)、運用等角度來看，繼電保護裝置都和保護環(huán)境、國民健康發(fā)展的需求相關(guān)。
5.4一體化
在實現(xiàn)繼電保護技術(shù)計算機化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護裝置實際上就是一臺高性能、多功能的計算機，是整個電力系統(tǒng)計算機網(wǎng)絡(luò)中的一個智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運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，每個微機保護裝置不但可完成繼電保護功能，而且在無故障正常運行情況下還可完成測量、控制、數(shù)據(jù)通信功能，即實現(xiàn)保護、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化[7]。
6提升繼電保護技術(shù)應(yīng)用效果的有效方法
6.1配備專業(yè)技術(shù)人員
當前，科學技術(shù)處在不斷發(fā)展的狀態(tài)當中，并且繼電保護技術(shù)尤為重要，對于工作人員的素質(zhì)提出了較高要求。相關(guān)部門需要聘請專業(yè)的技術(shù)人員，并且組織對于工作人員的專門培訓，使其掌握繼電保護技術(shù)的理論知識和操作原理，從而在電力系統(tǒng)工作中重視繼電保護技術(shù)的準確運用和電力系統(tǒng)設(shè)備的定期排查，從而提高人員素質(zhì)，促進工作安全有效開展[8]。
6.2重視繼電保護器
繼電保護器是繼電保護技術(shù)中主要應(yīng)用的設(shè)備，其使用種類和作業(yè)場所的環(huán)境都會對其正常使用產(chǎn)生影響。電力企業(yè)應(yīng)該將繼電保護器安裝到固定電源處且遠離對電力系統(tǒng)產(chǎn)生安全隱患的因素，從而保證繼電保護器的正常使用。另外，安裝具有報警器的繼電保護器是必要的，這使得電力企業(yè)中的工作人員可以及時通過警報發(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
綜上所述，國內(nèi)的繼電保護技術(shù)歷經(jīng)了4個發(fā)展階段，由于科學技術(shù)與供電體系的快速發(fā)展，繼電保護技術(shù)也朝著多個方向發(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)雜的問題，但也推動了繼電保護技術(shù)的快速發(fā)展。
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