高效智能的通信電源技術發展趨勢分析

萬永亮

（廣州杰賽科技股份有限公司，廣東 廣州 510310）

0 引 言

社會發展中人們越來越注重自然環境污染問題，希望進一步加強環境保護，基于此開展大量關于環境保護的宣傳活動及公益活動，人們的環保責任感和環保意識不斷提高。如何進一步提高能源尤其是一次能源和二次能源的利用率成為亟待解決的難題之一。不同行業與領域在發展建設中必須要加大在環境保護方面的資金投入，在綠色生產建設中實現可持續發展。

1 通信電源概述

通信電源在通信系統中為通信設備提供電能支持，在通信網絡中具有不可忽視的功效。通信電源的質量、性能以及效率水平直接決定了通信網絡系統的發展水平，高質量、高效率以及高性能的通信電源保證了整個通信網絡的高質量運轉。通信電源系統包括直流供電系統、交流供電系統以及融合保護系統，具備涉及范圍廣和影響點多的突出特征，在實際通信電源系統中若某部分或某設備出現故障問題，那么可能直接影響到整個通信系統的穩定性與可靠性。

2 提高通信電源性能的方式

2.1 高頻變化

為實現電源系統優化，引入高頻技術進一步提升電源系統性能，提升通信電源供電能力，提高供電效率。當前高頻技術融合了以諧振變換/零過度PWM為代表的電路拓撲理論以及以同步整流/告訴編程為代表的技術。高頻技術已經經過了多年的發展與建設，其中軟開關技術和準諧振技術已經逐漸成熟。這些技術的發展與應用改變了傳統硬開關模式下的不足問題，能夠實現開關電源使用過程中的降損降耗，通過零電壓、零電流開關提升了電源系統穩定性，還有效降低了損耗，提高了運行效率[1-4]。

其他新技術的發展不斷推動高頻技術的革新，有源功率因數校正技術（Active Power Factor Correction，APFC）由此誕生并進一步發展，新技術的應用有效改善了AC/DC開關帶能源功率因數，由此避免了電網諧波問題，提升了電網整理效率。通信電源系統流程如圖1所示。

圖1 通信電源系統流程圖

2.2 低電流諧波處理

低電流諧波處理在通信電源系統中的應用能有效改善電網負載特性，通信電源應用中不可避免存在其他網絡和其他設備的影響，這些因素可能導致諧波干擾，若進行低電流諧波處理，則能夠有效抑制這些干擾因素，實現電源節能調節。在通信電源發展的初始階段，人們主要關注其輸出特性，往往忽略了輸入特性。以傳統在線式電源為例進行分析，橋式整流濾波電路應用于電源AC/DC部分，和純電阻負載相比其輸入電流的波峰因數明顯高很多。對于通信電源而言，若通信電源的諧波電流較大，將導致信號波形失真影響電網運行，其負荷能力也將因此受到影響。三相四線制的電網運行方式可能引起中線電流過大的問題，從而引發電網運行安全隱患。在未來通信電源系統的發展中，具有低諧波特征的新型綠色電源必將成為主要發展趨勢[5-7]。

2.3 提升整流模塊效率及運用通信電源節能方案

為提升通信電源系統的運行水平，必須關注整流模塊，提升整流模塊運行效率，其主要方法集中在以下幾個方面。一是改變主電路拓撲結構，引用LLC串聯諧振技術等提升效率。二是必須關注電網中的不同電路部分，進行系統且全面的電網能效優化，有效措施包括優化風道設計和縮短爬電距離等。三是整流方式優化設計中必須結合實際情況，建議采用同步整流技術及無橋PFC技術。四是優化傳統高耗能器件，采用SiC和CoolMos等新型低能耗的器件。這些器件的應用能有效提升電源模塊運行效率，能耗也能因此降低。

通信電源系統的節能問題也必須受到關注，建議采取以下措施。一是配電部分元器件、母排以及接觸器等均需要進行壓降優化。二是進一步優化系統空載能耗，對部分的空載進行熱待機處理或關閉處理。三是系統工作點需要結合實際情況進行調整，保證整個通信電源系統最佳的工作運行效率。通信電源休眠節能技術已經開始被很多企業應用，在系統的整個運行過程中，通過分析實際運行情況，根據實際情況進行模塊的打開、關閉以及休眠處理，保證整個系統的最佳效率，以此降低能耗[8]。

3 通信電源技術發展趨勢

3.1 高效率節能

對于通信電源技術發展而言，必將不斷和新技術、新創新方案進行融合，高效節能是其未來建設的必然趨勢。為實現通信電源技術的高效節能，需要不斷引進新技術，并靈活科學地應用，同時還需要不斷進行創新和改進。在通信電源系統中開關電源備受關注，因此需要進一步優化開關電源和開關技術，以保證高頻變化技術具有良好的硬件設施。功能集成技術作為高效節能技術的另一關鍵技術，在通信電源系統中的應用能進一步簡化電源結構，集成化和模塊化水平也必將進一步提高。目前，軟開關技術已經開始應用于通信電源系統，不僅提升了通信電源運行效率，而且還有效降低了電源開關損耗，在電磁干擾削弱方面也有重要作用[9,10]。

將電容和電感等儲能元件應用于諧振開關與緩沖電路中，有效保障了開關開斷時諧振變為0，最終實現零電流開關和零電壓的目的。軟開關技術已經正式應用于成熟產品開發，零電壓零電流全橋移相變換器被研發，并且目前已經正式應用于通信模塊電源中，應用效果顯示，其效率已經超過了93%。

蓄電池是通信網絡系統中最主要的備用電源，為提升備用電源的運行水平必須對蓄電池進行優化。閥控鉛酸電池出現并不斷發展，成為目前通信電源系統中的常用電池，具備典型的防爆防酸特性，但作為封閉性電池，其抗環境干擾能力較差，在通信電源系統的很多應用環境中無法使用，維修也比較困難，若長期使用這種閥控鉛酸電池可能引發安全事故。目前，鋰電池主要應用于手機和筆記本電腦，隨著技術的發展與革新，鋰電池的應用范圍和應用領域也不斷擴大，電池性能的提升為其在通信電源系統中的應用提供了可能。

3.2 低電流諧波

前面分析指出，人們對通信電源的研究主要集中在電源輸出方面，電源輸入關注較少，導致通信電源設備運行可能存在安全隱患。為進一步提升通信電源技術發展，必須加強低電流諧波建設，通過低電流諧波技術的應用取代傳統的諧波電流技術，從而有效降低電網負載，規避其他設備和器件對諧波干擾問題。

3.3 全數字化控制

通信工程和通信電源系統不斷發展，呈現出典型的復雜性，通信設施的實際運行也變得越來越復雜，而且可能會受到很多因素的干擾。尤其是對于經濟不發達的地區，交通不便、發展落后，維護管理難度進一步提升。為了克服通信電源系統管理維護不便利的問題，必須優化與改變傳統的管理模式與控制方式，而數字化技術為其提供了可能。作為通信電源系統的重要組成部分，蓄電池、DC/AC逆變、AC/DC整流穩壓以及SPWM同步鎖相均需要加強管理，引入數字化管理技術進行科學建設。

各個企業的通信工程項目建設中不斷引入數字化技術，典型的監控軟件和新型微處理器被廣泛應用，不斷提高了通信電源系統的自我修復水平、自我監控與自我診斷水平。在這些數字化新型技術和設備的應用中，能夠監控整個系統的設備信息和設備動態，同時通過智能化技術和數字化技術實現對系統的全面分析，能夠及時發現其中存在的問題和異常信息，通過監測到的信息進行故障定位和分析，在此基礎上處理故障問題，恢復電源通信系統的正常運行。

3.4 智能化發展

通信電源的備用電源主要采用蓄電池，在通信電源系統中的應用具有不可忽視的作用。采用高質量和高效率的蓄電池能夠有效保障通信系統的穩定運行，是系統高效運行的前提。在通信技術和微電子技術的發展過程中，數字化與智能化硬件平臺被逐步構建并應用于通信系統中，智能化、精密化以及環保化特征逐漸凸顯，對未來通信電源系統的可持續發展具有重要意義。智能監控系統、故障智能定位以及故障處理系統平臺出現，開始在通信電源系統中普及應用。通過科學技術和智能化技術加強對通信電源系統的監控和問題處理，對未來自動化建設也具有重要意義。同時，通信電源技術的發展也必須盡可能減少因人為因素導致的故障和問題，智能化和自動化必將成為問題的重要解決方案。

4 結 論

隨著通信電源技術的不斷創新和快速發展，新型通信電源不斷被創新與應用，傳統的通信電源技術和系統不斷被優化，通信電源系統和通信行業也因此面臨新的發展機遇。通信電源系統作為整個通信網絡系統的關鍵構成部分，為提升通信電源系統運行水平必須提升通信電源系統運行質量，對于從業人員和企業而言必須要關注通信電源系統和技術，貢獻更多力量加強在通信電源系統和技術方面的革新，保證通信電源系統穩定運行的同時，實現通信網絡系統運行高效性。