高效智能通信電源技術發展趨勢分析

金光宇

（中國移動通信集團內蒙古有限公司通遼分公司，內蒙古 通遼 028000）

0 引 言

通信電源是通信領域的基礎設施。當前，高效智能的通信電源技術已出現，且得到了一定的應用，符合通信行業現代化發展的要求，利用此技術構建的通信網絡在交通、國防、能源等領域發揮著不可替代的作用。

1 通信電源概述

對任何通信工程而言，通信網絡系統的構建極為重要。通信網絡系統建設涉及的技術與要素很多，通信電源是其中必不可少的基礎設施，其可為通信系統穩定運行提供充足的電能[1]。如果通信電源技術應用不當，會導致整個通信網絡系統存在安全威脅甚至癱瘓。

2 通信電源發展現狀

近年來，隨著通信網絡系統的規模日益擴大、結構越發復雜，加之5G網絡的大規模建設，通信系統中各個通信設備對電力能源的需求日益增大，通信電源為通信設備提供的電源效率也在逐步提升。技術的進步使通信網絡中的大功率通信設備數量日益增加，加之新型功率轉換技術、控制技術的出現，使得通信領域的通信電源技術突破了傳統技術的局限，通信網絡系統更具可靠性。

而現階段通信電源變換電路拓撲結構主要采用的是橋電路與全橋電路，這些不同的拓撲結構有其各自的特征和優缺點，在應用過程中需結合具體情況來選擇。一般中小功率場合多應用半橋電路，大功率場合多應用全橋變換電路。另外，隨著功率放大器進入更新換代的時代，通信電源在系統的可靠性、穩定性與電磁兼容性，消除網側電流諧波，提升電能利用率，減少損耗等多個方面均有顯著的突破[2]。

3 提高通信電源性能的方式

在通信工程領域，要發揮高效智能的通信電源技術的作用，必須提高通信電源性能。

3.1 高頻變化

通過高頻變化的應用，能有效降低通信電源使用能耗，最大限度地減小通信電源裝置的大小，使得通信電源的供電能力有所增強。在高頻變化技術的應用過程中，主要的技術理論是電路拓撲理論，如零過渡PWM、移相諧振、諧振變換，還包含一些同步整流、并聯均流、高速編程等新型理論，基于這些理論避免了傳統開關模式下電源設備所存在的能源損耗與噪音，系統穩定性有所增強[3]。再比如，有源功率因數校正技術的應用提高了AC/DC開關電源功率因數，有效防止了通信系統運行時諧波對系統可靠性造成的不利影響，如圖1所示。

圖1 通信電源系統流程圖

3.2 低電流處理技術

對于通信電源而言，利用低電流諧波處理技術，可以大幅優化電源給電網帶來的負載特性，降低通信系統運行過程中諧波對系統、通信設備所造成的干擾，具有更好的節能性與高效性。在通信電源開發與生產的早期階段，專業人員可以立即通過電源輸入與輸出特性的分析，了解低電流技術應用的可能性。傳統的在線式電源輸入AC/DC部分，一般采取橋式整流濾波電路，會導致輸入電流表現為脈沖狀，而波峰因數會遠超純電阻負載。對于諧波電流相對較大的通信電源而言，在整個通信系統的運行過程中，諧波電流對正常的電流會產生嚴重的干擾，導致電網波形遠遠脫離實際情況，電網的負荷能力大大降低。如果通信電網采用的是三相四線制，中線電流過大可能會導致系統存在較大的安全威脅。

3.3 優化整流模塊

在通信系統中，要想提高通信電源的總體性能，可以通過對整流模塊的優化來實現。在整個通信系統中，通過相應的優化措施，可以有效降低整流模塊的能耗，如通過主電路拓撲、風道設計與距離調整等優化方式來實現，還可以用低損耗器件來替代原有的高損耗器件[4]。

4 通信電源技術發展趨勢

4.1 高效率節能

在高效智能通信電源技術的發展過程中，為達到技術創新、科學發展的需求，高效率節能將是未來發展的主要方向。為達到這一發展目標，在通信電源技術的快速發展過程中，要加強高頻變化技術的創新。在通信電源技術中，開關電源是重要且應用較多的電源技術，通過開關技術的不斷發展，能為高頻變化技術的應用提供良好的硬件設施，加快通信電源技術現代化發展。在通信電源技術高效率節能的發展趨勢下，功能集成技術也是必然的技術發展趨勢，通過這一技術的應用，能使得原有的電源結構更為簡單，更具模塊化與集成化特征。例如，軟開關技術最為突出的優勢是能降低開關損耗，提升效率，提升變換頻率，同時可以顯著減輕電磁干擾。該技術最為常見的實現途徑為緩沖電路、諧振環路和諧振開關等，其基本思路是利用電感或電容等儲能元件，在開關管開通和關斷時，把電壓（或電流）轉移或諧振至0，以此達成零電壓或是零電流開關的目的。目前已圍繞軟開關技術設計了成熟的產品用于實踐，如零電壓零電流（ZVZCS）全橋移相變換器已應用于通信模塊電源，效率為93%左右，邊緣諧振全橋變換電路也被應用于通信電源模塊。

在通信網絡系統中，蓄電池是主要的備用電源，這一技術是研究領域的熱點。其中，閥控鉛酸電池是現在通信網絡常用電池，其防酸防爆特性明顯。而隨著供電系統的快速穩步發展，通信用蓄電池已無法滿足實際需求，如閥控鉛酸電池的抗環境干擾能力相對較差、環境適應性不足，其屬于一種封閉性電池，在具體應用過程中有關人員無法及時掌握電池內部的具體情況，而且維修相對困難，長期使用易出現嚴重的安全事故。當前，鋰電池的應用相對較多，在筆記本電腦、手機中的應用相對普遍，技術的不斷進步使得在鋰電池結構出現了明顯的變化，有效擴大了鋰電池的應用范圍，提升了電池性能，而且節能效益顯著。

4.2 低電流諧波

在通信電源使用的早期階段，人們將研究重點都放在電源的輸出方面，對電源輸入的研究相對較少。在傳統的通信電源技術發展過程中，由于存在技術局限性，電路諧波電流相對較大，不僅造成了嚴重的電網污染問題，而且造成了電網波失真，整個通信電力網絡面臨較大的安全威脅。近年來，隨著通信電源技術的進一步發展，加之人們安全、環保意識的增強，傳統的諧波電流技術逐步被低諧波電流技術所取代，使得通信網絡系統中電源對電網的負載有所降低，也避免了其他設備對諧波造成的干擾，具有技術先進性。

4.3 全數字化控制

通信工程的日益復雜化使得在通信系統運行過程中各類通信設施面臨著越來越復雜的環境條件，在運行過程中存在更多的干擾因素。在一些經濟欠發達地區，通信設施周邊交通不便，增大了維護管理的難度。為了克服管理維護不便利的情況，必須改變傳統的控制與管理模式，應用先進的數字化技術來實現全過程的數字化控制。在通信系統中，AC/DC整流穩壓、DC/AC逆變、SPWM同步鎖相、蓄電池等都是其中的重要組成部分，在對這些要素的管理過程中，可以充分利用數字化管理與控制方式。現階段，一些通信工程項目引入了新型微處理器、監控軟件，這些設備與軟件的應用發揮了自我監控、自我診斷與自我修復的作用。在具體的應用過程中，監控軟件與設備能自動采集全部的設備信息，進而對這些信息加以全面分析，及時識別其中的異常信息，并判斷通信系統、設備存在的潛在故障，保障故障識別、處理的及時性，在最短的時間內恢復系統、設備的正常運行狀態。

4.4 智能化發展

在通信工程領域，蓄電池一般是作為后備電源出現的，在整個通信系統、設備的使用過程中起著重要的作用，如果能保障蓄電池良好的質量與性能，就能為通信系統、設備提供充足的后備直流電源，保持整個系統高效運轉。隨著微電子技術等的快速發展，在通信系統運行過程中逐步構建了更為完整的數字化硬件平臺，而在這種發展趨勢下，電池與電池組則呈現出精密化、智能化與環保化發展趨勢，這種發展趨勢完全滿足了通信行業綠色化、可持續發展的現實要求。當代通信電源系統普遍使用集中分散式監控系統，來實現對系統內部狀態量與控制量的有效監控，并結合網絡技術把監控所得信息傳遞至監控模塊。監控模塊能對電池實行全自動化管理與控制，如對電池的在線管理、均浮充轉換、停電后的來電預限流控制以及電池放電測試等。監控模塊還具備對整流模塊電壓實行調控和無級限流調控等功能，從而實現對整流模塊狀態的有效檢測，并分析系統運行期間出現的異常狀況，采取相應的保護措施并發出警告。通過監控模塊上網，能在網絡上傳遞控制數據，讓維護人員可直接在網絡上完成數據查詢等維護工作。

5 結 論

近年來，在通信行業的現代化發展過程中，新型通信電源技術日益多樣且得到了一定的應用，突破了傳統通信電源技術的局限性，降低了通信系統運行中的能源消耗，有助于保持通信系統高效、可靠運轉。未來，需繼續推進通信電源技術現代化、智能化發展，帶動通信電源技術進一步創新發展。