電路交換單元分類方法

交換單元有多種分類方法，從不同角度對交換單元進(jìn)行分類，一般有四種分類方法、

（1）按照入線與出線上信息傳送的方向是單向還是雙向可以把一個交換單元分為有向交換單元和無向交換單元。

（2）按照交換單元入線與出線的數(shù)量關(guān)系，可以吧一個M*N的交換單元分為集中型、連接型和擴散型 。

（3）按照交換單元的所有入線和出線之間是否共享單一的通路，可以把交換單元分為時分交換單元與空分交換單元。

（4）按照交換單元所接收的模擬信號和數(shù)字信號，可以把交換單元分為數(shù)字交換單元與模擬交換單元。

一個交換單元從外部看，主要由四個部分組成：輸入端口、輸出端口、控制端與狀態(tài)端。交換單元的輸入端口又稱為入線，輸出端口稱為出線，一個具有M條入線，N條出線的交換單元稱為M*N的交換單元，入線編號為0-M-1，出線編號為0-N-1。控制端主要用來控制交換單元的動作，可以通過控制端的控制將交換單元的特定入線與特定出線連接起來，使信息從入線交換到出線而完成交換的功能。狀態(tài)端用來描述交換單元的內(nèi)部狀態(tài)，不同的交換單元有不同的內(nèi)部狀態(tài)集，通過狀態(tài)端口讓外部及時了解工作情況。

從內(nèi)部看交換單元，其構(gòu)成是多種多樣的，它可以是一個時分總線或是一個空分的開關(guān)陣列。無論交換單元內(nèi)部構(gòu)成如何，它都應(yīng)該能夠完成最基本的交換功能，即能把交換單元任意入線的信息交換到任意出線上。

從通信資源 的分配角度來看，“交換”就是按照某種方式動態(tài)地分配傳輸線路的資源。在使用電路交換單元打電話之前，先撥號建立連接：當(dāng)撥號的信令通過許多交換機到達(dá)被叫用戶所連接的交換機時，該交換機就向用戶的電話機振鈴；在被叫用戶摘機且摘機信號傳送回到主叫用戶所連接的交換機后，呼叫即完成，這時從主叫端到被叫端就建立了一條連接。通話過程。通話結(jié)束掛機后，掛機信令告訴這些交換機，使交換機釋放剛才這條物理通路。這種必須經(jīng)過“建立連接--通信--釋放連接”三個步驟的連網(wǎng)方式稱為面向連接的。電路交換單元必定是面向連接的。

用戶到交換機之間的叫用戶線，歸電話用戶專用。交換機之間、許多用戶共享的叫中繼線，擁有大量的話路，正在通話的用戶只占用其中的一個話路，在通話的全部時間里，通話的兩個用戶始終占用端到端的固定傳輸帶寬。

以電路聯(lián)接為目的的交換方式是電路交換單元方式。電話網(wǎng)中就是采用電路交換單元方式。我們可以打一次電話來體驗這種交換方式。打電話時，首先是摘下話機撥號。撥號完畢，交換機就知道了要和誰通話，并為雙方建立連接，等一方掛機后，交換機就把雙方的線路斷開，為雙方各自開始一次新的通話做好準(zhǔn)備。因此，我們可以體會到，電路交換單元的動作，就是在通信時建立(即聯(lián)接)電路，通信完畢時拆除(即斷開)電路。至于在通信過程中雙方傳送信息的內(nèi)容，與交換系統(tǒng)無關(guān)。

每部電話都連接到交換機上，而交換機使用交換的方法，讓電話用戶之間可以很方便地通信。一百多年來，電話交換機雖然經(jīng)過了多次更新?lián)Q代，但交換的方式一直都是電路交換單元。當(dāng)電話機數(shù)量增多，就使用彼此連接起來的交換機來完成全網(wǎng)的交換工作。注意，是這種交換機采用了電路交換單元的方式，后來的分組交換也是采用了一樣的電信網(wǎng)，只是不一樣類型的交換機（當(dāng)然協(xié)議也不同）。

電路交換單元就是通信的過程中維持的是實際的電子電路（物理線路），這條電子電路建立后用戶始終占用從發(fā)送端到接收端的固定傳輸帶寬。

交換單元的基本功能就是要在入線和出線之間建立一定的連接，使信息能從入線交換到出線。交換單元的連接特性反映出交換單元從入線到出線的連接能力，是交換單元的基本特性。交換單元的連接特性有集合和函數(shù)兩種描述方式。

對于交換單元，通過下述幾個指標(biāo)來描述其特性。

（1）容量

（2）接口

（3）功能

（4）質(zhì)量

舉例來說，我們假設(shè)有A、B兩個城市，每個城市都有一部交換機并有一千個用戶，兩個交換機之間用100條中繼線連接著。那么，如果我們說：在A城的兩個用戶之間建立一條電路，我們指的是把兩條用戶線路通過A城的交換機聯(lián)接起來。但當(dāng)我們說：在A城的一個用戶和B城的一個用戶之間建立一條電路時，我們指的就是由A城的用戶線路經(jīng)A城交換機聯(lián)接到A、B城之間的一條中繼線路，在經(jīng)B城交換機聯(lián)接到B城的用戶線路上。由于經(jīng)濟上的原因，中繼線路總是大大少于用戶線路，并且為所有用戶所共享。那么，當(dāng)我們占用了一條中繼線路以后，即使我們不傳送信息，別人也不能使用，這就是電路交換單元最主要的缺點。在電話通信中，由于講話雙方總是一個在說，一個在聽，因此電路空閑時間占大約50%。

從電路交換單元的工作原理看出，電路交換單元會占用固定帶寬，因而限制了在線路上的流量以及連接數(shù)量，電路交換單元常于分組交換進(jìn)行比較。其主要不同之處在于：分組交換的通信線路并不專用于源與目的地間的信息傳輸。在要求數(shù)據(jù)按先后順序且以恒定速率快速傳輸?shù)那闆r下，使用電路交換單元是較為理想的選擇。因此，當(dāng)傳輸實時數(shù)據(jù)時，諸如音頻和視頻；或當(dāng)服務(wù)質(zhì)量（QOS）要求較高時，通常使用電路交換單元網(wǎng)絡(luò)。分組交換在數(shù)據(jù)傳輸方面具有更強的的效能，可以預(yù)防傳輸過程（如e-mail信息和Web頁面）中的延遲和抖動現(xiàn)象。

變頻電路直接變頻電路

直接變頻電路是指不經(jīng)過任何中間環(huán)節(jié)，直接將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電的電路。一般還可同時控制輸出電壓。直接變頻電路應(yīng)用于變頻調(diào)速裝置、感應(yīng)加熱裝置、不停電電源等場合。與間接變頻電路相比，直接變頻電路僅進(jìn)行一次電能變換，變換效率較高。按變頻電路的輸出頻率和輸入頻率的關(guān)系分，可分為直接降頻電路、直接升頻電路和直接升降頻電路。

直接變頻電路又稱周波變流電路。它由兩組反并聯(lián)的相控整流電路（正極組和負(fù)極組）組成。三相橋式相控整流器組成的直接降頻電路。正極組和負(fù)極組整流器交替地工作，即可輸出一個低頻的交流電壓。直接降頻電路按控制方式可分為定比式周波變流器和連續(xù)式周波變流器兩種。①定比式周波變流器它的輸出電壓波形。電路的輸出頻率與輸入頻率有一定的比例關(guān)系，不能連續(xù)變化，輸出電壓的低次諧波較大，但控制方式簡單，可用于頻率精度要求不高的場合。②連續(xù)式周波變流器 它可連續(xù)改變正極組和負(fù)極組的觸發(fā)滯后角，通過改變觸發(fā)滯后角的變化周期改變輸出頻率，改變觸發(fā)滯后角改變輸出電壓。它的輸出頻率和電壓都是連續(xù)可調(diào)的。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓波形。為使輸出電壓波形更接近于正弦波，各整流器的觸發(fā)滯后角按余弦規(guī)律變化。連續(xù)式周波變流器的輸出電壓中包含有分?jǐn)?shù)次諧波。當(dāng)輸出頻率和輸入頻率之比大于三分之一時，這種分?jǐn)?shù)次諧波會對負(fù)載產(chǎn)生惡劣的影響（見高次諧波抑制）。在周波變流器中，同一組中晶閘管換相與相控整流電路的換相相同（見相控整流電路），而在負(fù)載電流過零時進(jìn)行從正極組工作到負(fù)極組工作的轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換的方式有兩種，一種是有環(huán)流式，另一種是無環(huán)流式。有環(huán)流式控制較簡單，但需要在兩組整流電路之間增設(shè)限流電抗器限制環(huán)流。無環(huán)流式控制是按照檢測出的負(fù)載電流的正負(fù)有選擇地使正極組或負(fù)極組中的一組整流器工作，不產(chǎn)生環(huán)流。這種方式因無須設(shè)置限流電抗器，功率因數(shù)和效率都有所提高。但存在負(fù)載電流在過零點不連續(xù)的缺點。 直接降頻電路主要應(yīng)用于交流電動機低速傳動。它的優(yōu)點無須換相電路；可以由負(fù)載向交流電源回饋電能；變流效率較高。缺點是晶閘管用量多，控制電路較復(fù)雜；輸出頻率變化范圍較小，一般低于輸入頻率的三分之一。

變頻電路間接變頻電路

經(jīng)過兩次以上的變換，將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N頻率的交流電的電路。按變換的途徑可分為交流-直流-交流變頻電路和交流-直流-高頻-交流變頻電路。

先用整流器將輸入的交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，再用逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電。整流器采用不控整流電路或相控整流電路。在要求變頻器輸出電壓可變,而逆變器又無控制電壓的能力的場合。

相控整流電路

在逆變器能夠控制輸出電壓的場合，一般采用不控整流電路以降低成本。按換流方式不同，逆變電路可分為電源換流、負(fù)載換流和自換流3種。交流-直流-交流變頻電路

電源換流逆變電路

電路中的晶閘管利用電源電壓換流，晶閘管關(guān)斷條件好，它構(gòu)成的變頻器容量可以做得較大。主要應(yīng)用于線繞式異步電動機串級調(diào)速，高壓直流輸電，大電網(wǎng)的聯(lián)接。

負(fù)載換流逆變電路

電路中的晶閘管利用負(fù)載電壓換流。主要用于同步電動機調(diào)速和感應(yīng)加熱裝置中。用于同步電動機調(diào)速的變頻電路輸出頻率不高，一般在幾赫到幾十赫范圍，可以采用普通晶閘管作為逆變器的開關(guān)元件，成本較低。在啟動時，同步電動機反電動勢為零，晶閘管不能利用負(fù)載電壓換流，常采用電源換流或輔助強迫換流。用于感應(yīng)加熱的變頻電路的輸出頻率較高，一般在幾百赫到幾萬赫的范圍。它的逆變電路種類很多，有并聯(lián)逆變電路、串聯(lián)逆變電路、串并聯(lián)逆變電路、倍頻式逆變電路和時間分割式逆變電路。并聯(lián)逆變電路負(fù)載適應(yīng)性強，適用于熔煉和透熱。串聯(lián)逆變電路可以在逆變器內(nèi)部調(diào)節(jié)輸出電壓，啟動比較方便，適用于淬火和釬焊。串并聯(lián)逆變電路、倍頻式逆變電路和時間分割式逆變電路適用于輸出頻率較高的應(yīng)用場合。

自換流逆變電路

主要用于異步電動機變頻調(diào)速和恒壓恒頻裝置中。逆變器中的晶閘管需要專門的輔助換流電路換流，電路較復(fù)雜。為了簡化電路，在中、小功率的自換流逆變電路中常采用功率晶體管等自關(guān)斷元件。在簡單的控制下，自換流逆變電路本身不能控制輸出電壓，當(dāng)采用脈沖寬度控制時，自換流逆變電路不但能控制輸出電壓，還能改善輸出電壓的波形。

整流器將輸入交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?，逆變器再將直流電轉(zhuǎn)變成高頻交流-直流-交流變頻電路 交流電，經(jīng)變壓器隔離后用直接式降頻器再將高頻交流電轉(zhuǎn)變?yōu)樗桀l率的交流電。一般逆變器輸出的頻率大于2萬赫,變壓器的體積小，重量輕且無噪聲。這種變頻電路適用于多路輸出，且要求各路輸出電壓互相隔離，又要求變換器體積小、重量輕的場合。2100433B