一、 電源技術(shù)發(fā)展方向
通信電源在整個通信行業(yè)中雖然占的比例比較小,但它是整個通信網(wǎng)絡的關(guān)鍵基礎設施,是通信網(wǎng)絡上一個完整而又不可替代的獨立專業(yè)。對于電源產(chǎn)品來說也是最基礎的,產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展和變化速度也不同于其他通信產(chǎn)品,電源產(chǎn)品的種類繁多,包括高頻開關(guān)電源設備、半導體整流設備、直流-直流模塊電源、直流-直流變換設備、逆變電源設備、交、直流配電設備、交流穩(wěn)壓器、交流不間斷電源(UPS)、鉛酸蓄電池、移動通信手持機電池、發(fā)電機組、集中監(jiān)控系統(tǒng)等,主要歸納為以下三方面并重點介紹這幾方面產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展趨勢及標準研究方向:
1、電力電子設備
目前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在通信行業(yè)中的快速發(fā)展,支持通信互聯(lián)網(wǎng)終端設備的電源設備也正朝著高效率拓展、網(wǎng)絡化管理、全數(shù)字化控制、低電流諧波處理技術(shù)(綠色電源)的方向發(fā)展。
。1)高效率的拓展
新型高性能器件的不斷研發(fā)、涌現(xiàn)與應用,促進了電源產(chǎn)品的升級換代,使得電源的開關(guān)頻率高達300~400kHz,小功率電源已實現(xiàn)1MHz的開關(guān)頻率,提高了電源功率密度 ,對電源技術(shù)進步與發(fā)展起著重要的支撐作用。
例如:絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、功率場效應晶體管(MOSFET)、智能IGBT功率模塊(IPM)、MOS柵控晶閘管(MCT)、靜電感應晶體管(SIT)、超過恢復二極管、無感電容器、無感電阻器、新型磁材料和變壓器、EMI濾波器等。
軟開關(guān)技術(shù)、準諧振技術(shù)的研究趨于成熟穩(wěn)定,具有代表性的是諧振變換、移相諧振、零開關(guān)PWM、零過渡PWM等電路拓撲新理論,重心就是減少了過去硬開關(guān)模式下,電源設備開通時,開關(guān)器件在開關(guān)過程中電壓上升/下降和電流上升/下降波形交疊產(chǎn)生的損耗和噪聲,實現(xiàn)了零電壓/零電流開關(guān),降低損耗,提高電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。
。2)網(wǎng)絡化管理
隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應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)發(fā)展至大局域網(wǎng)系統(tǒng)、廣域網(wǎng)系統(tǒng),則支持保護通信互聯(lián)網(wǎng)終端設備的電子開關(guān)方面的電源設備必須具備數(shù)據(jù)處理和通信能力,并要通過RS232接口實現(xiàn)網(wǎng)絡化通信就必須能完成以下功能:
具有智慧型人機界面,使網(wǎng)絡技術(shù)人員可以隨時監(jiān)視電源設備運行狀態(tài)、各項技術(shù)參數(shù);
具有各種保護、告警和數(shù)據(jù)信息存儲、處理、打印等功能;
具有遠程開關(guān)機功能,使網(wǎng)絡技術(shù)人員可定時開關(guān)交流或備用電源。
。3)全數(shù)字化控制
通信設施所處環(huán)境越來越復雜,人煙稀少、交通不便都增大了維護的難度,數(shù)字化技術(shù)表現(xiàn)出了傳統(tǒng)模擬技術(shù)無法實現(xiàn)的優(yōu)勢,對通信電源內(nèi)所有控制技術(shù),如AC/DC整流穩(wěn)壓、DC/AC逆變、SPWM、同步鎖相、蓄電池的管理等等。將隨著微處理器和監(jiān)控軟件的引入,電源的自我監(jiān)控能力普遍增強,可以實時地監(jiān)控設備本身的各種運行參數(shù)和狀態(tài),預警功能和故障診斷功能,有效地實現(xiàn)了通信動力設備的無人職守與遠程監(jiān)控,維護人員可遠程觀察電源設備的運行參數(shù)和狀態(tài),當出現(xiàn)故障時,可將故障信息及時上報,并可利用電話、傳真、尋呼等通信手段通知值班人員,加快故障排除的效率。采用全數(shù)字化控制技術(shù),有效地縮小電源體積降低了成本,大大提高了設備的可靠性和對用戶的適應性。
。4)低電流諧波處理技術(shù)
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,比較少地考慮電源的輸入特性。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,由于大量使用諧波電流大的電源將給電網(wǎng)帶來嚴重的污染,使電網(wǎng)波形失真、降低實際負荷能力,尤其對于三相四線制將導致過大中性線電流帶來不安全隱患。隨著網(wǎng)絡時代人們環(huán)保意識和安全意識的增強,以及電力電子技術(shù)、功率器件的發(fā)展,軟體諧波處理技術(shù)也正在逐漸成熟并推廣應用,通信電源中采用有源諧波處理技術(shù)也是勢在必行,不但可以改善電源對電網(wǎng)的負載特性,減少對其他網(wǎng)絡設備的諧波干擾,同時也大大提高了電源的源效應,因而網(wǎng)絡時代通信電源也必將逐漸是低諧波輸入的新一代綠色電源。
2、電池設備
電池是將電能轉(zhuǎn)化成化學能儲存起來,在需要時再將化學能轉(zhuǎn)化為電能的一種儲能裝置。在信息化社會中,高科技電子電源設備與人們的生活已息息相關(guān),后備直流電源的應用也越來越廣泛,作為后備直流電源重要組成部分的蓄電池,其質(zhì)量的優(yōu)劣對保證后備直流電源正常運行就顯得尤為重要。因此,通信業(yè)的發(fā)展對供電系統(tǒng)要求是既合理又要安全、穩(wěn)定、可靠,促進了蓄電池的技術(shù)不斷開拓更新,制造工藝的提高又保證電池的各項技術(shù)指標、性能的穩(wěn)定可靠,增大了電池的使用壽命。
(1)新固化和化成技術(shù)
固化是VRLA電池生產(chǎn)的重要工序,對電池的初期容量、壽命都有較大影響。傳統(tǒng)的固化工藝形成3PbO2 . PbO2 . H2O(3BS),若采用800C下高溫和膏技術(shù)可得到4 PbO2 . PbO2(4BS),4BS制造的電池不僅容量高而且壽命長;蛇^程中采用監(jiān)控軟件,可以提高化成工序的生產(chǎn)效率及產(chǎn)品質(zhì)量。采用紅丹可縮短固化與化成時間,使固化易于控制,提高初期容量和生產(chǎn)效率。
。2)板柵合金工藝技術(shù)的更新
傳統(tǒng)的耐腐蝕板柵不但構(gòu)造復雜,而且還易引起早期容量損失、正極膨脹、伸長和壽命短等問題,因為鉛膏與耐蝕板柵結(jié)合困難。在板柵合金中添加適量的微量元素可大大提高板柵的性能。從長遠看,板柵材料及工藝技術(shù)應有三個方向:
冷卻合金,使得所有元素的均勻混合物,耐蝕性大大提高;
輕型板柵,用鋁、銅網(wǎng)做基材,表面涂覆鉛,或采用玻璃纖維絲,表面熱擠壓包覆鉛錫合金,成為鉛絲,再編織成鉛布作為板柵;
網(wǎng)板柵(板柵可減薄),由于采用冷擠壓成型,金屬組織比重力澆鑄的要細密得多,耐蝕性明顯提高,增加了壽命,提高了生產(chǎn)效率。
。3)催化栓技術(shù)
鉛酸蓄電池在通信行業(yè)中大部分使用在浮充狀態(tài)下,正極電位很高,氧的析出嚴重,而催化栓放于密封電池內(nèi)部的上端,補充了傳統(tǒng)氧氣再復合機理的負極作用,即正極析出的氧被直接復合,這部分氧不必到負極去復合,減輕了負極的去極化負擔,同時負極排放量減少,水損失減小。
隨著電池生產(chǎn)工藝、原材料的不斷改進與更新,由于鉛資源豐富、工藝逐步成熟、適用范圍廣、具有良好的可逆性,在本世紀里仍廣泛使用在各個領域中。但是高能電池、燃料電池(綠色能源)和自動化、智能化技術(shù)以及產(chǎn)品技術(shù)標準也將在我國加大了研究的力度。
3、發(fā)電機組方面
日前國產(chǎn)化的柴油發(fā)電機組技術(shù)的發(fā)展與國外機組技術(shù)的發(fā)展有一定的差異,從市場的占有率來看,國內(nèi)機組只在30%~40%,進口機組在國內(nèi)目前市場占有一定的重要地位。但環(huán)保型的發(fā)電機組-燃氣輪機發(fā)電機組由于體積小、重量輕、機動性好,對環(huán)境污染也小,我國已有企業(yè)研發(fā)和生產(chǎn),目前正在被推廣用于車載移動通信基站,通信行業(yè)標準也已制訂批準發(fā)布實施,今后將會在通信領域中得到更大的發(fā)展。 具有各種保護、告警和數(shù)據(jù)信息存儲、處理、打印等功能。