高頻開關(guān)整流器產(chǎn)生背景

大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速進(jìn)展，使通信設(shè)備制造廠家對(duì)整個(gè)電源系統(tǒng)裝置提出了更加小型化和裝配緊湊的要求。因而程控電源系統(tǒng)，正由傳統(tǒng)的集中供電系統(tǒng)，逐一轉(zhuǎn)為分散式供電系統(tǒng)。這種新的供電系統(tǒng)是一種無電力室的，供電分散在各個(gè)電信機(jī)房的供電方式，它具有綜合投資少，擴(kuò)容方便，容易維護(hù)，耗能小等優(yōu)點(diǎn)。而分散式供電系統(tǒng)是在高頻開關(guān)整流技術(shù)，免維護(hù)鉛蓄電池使用技術(shù)及微機(jī)數(shù)字控制技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 。

高頻開關(guān)整流模塊是分散供電系統(tǒng)中的重要裝置，它可隨頻率提高而減少體積，重量輕，噪聲小且可由模塊組合為大容量整流器。開發(fā)高頻開關(guān)整流器，不僅可推動(dòng)通信電源系統(tǒng)的革新，還可促使功率開關(guān)器件，磁性材料、電容材料、及對(duì)電路新拓?fù)浜拖到y(tǒng)控制等電力電子技術(shù)的發(fā)展 。

整流器（Switching-Mode Rectifier，SMR）可以將交流轉(zhuǎn)換為直流。通常單位功率因數(shù)高頻整流器包含了AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-DC幾個(gè)變換過程，從整體來看，可分為AC-DC和DC/DC兩大部分，前者實(shí)現(xiàn)PFC功能，將交流電轉(zhuǎn)換為直流且保證交流電網(wǎng)輸入側(cè)功率因數(shù)接近1；后者實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)功能，將直流電變換為帶隔離的直流電且保證轉(zhuǎn)換效率高 。

SMR 框圖和電路原理圖如下所示：

從上圖可以看出，由于SMR電路的電來自于火線和零線，接地與否不會(huì)影響整流橋（AC/DC變換）和DC/DC變換電路（DC/DC變換之間有變壓器的話更加沒有影響），因此，絕大多數(shù)有源站點(diǎn)在沒有接地的情況下是能正常供電工作的 。

與傳統(tǒng)整流器相比，高頻開關(guān)整流器（以ZZG 12型為例）具備以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)取消了傳統(tǒng)的工頻變壓器和電抗器，體積更小、技術(shù)指標(biāo)更高 。

(2)具備穩(wěn)壓限流運(yùn)行功能。交流輸入采用功率因素校正技術(shù)，使輸入電流接近正弦波，降低低次諧波分量對(duì)電網(wǎng)的影響。同時(shí)，EMI濾波能夠有效防止高頻干擾進(jìn)入交流系統(tǒng)。整流器能以設(shè)定的電壓值和限流值對(duì)電池組充電并帶負(fù)荷運(yùn)行。當(dāng)輸出電流大于限流值時(shí)，整流器自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)流運(yùn)行狀態(tài)；輸出電流小于限流值時(shí)，整流器自動(dòng)進(jìn)入穩(wěn)壓運(yùn)行狀態(tài) 。

(3)輸出電壓程控調(diào)整功能。在整流器的程控電壓端VP(與輸出負(fù)母線共地)加-大小可調(diào)的直流電壓(-10~ 10V)，輸出電壓將在整流器內(nèi)部設(shè)定的輸出電壓基準(zhǔn)值以“-6.5V/V”（額定輸出電壓為DC 220V的整流器）或“-4V/V”（額定輸出電壓為DC 110V的整流器）的斜率改變。例如，在額定輸出電壓為DC 220V的整流器（出廠時(shí)輸出電壓已整定為DC 230.0V）程控電壓端VP加“-2.0V”（相對(duì)輸出負(fù)母線）的直流電壓，此時(shí)整流器輸出電壓230.0V (-6.5V/V)

(4)熱插拔功能。正在機(jī)架上并聯(lián)工作的多臺(tái)整流器，不停電狀態(tài)下可以任意插拔其中-臺(tái)整流器而不影響其它整流器的正常工作，檢查維護(hù)更方便 。

(5)保護(hù)功能更加完善。當(dāng)某臺(tái)整流器處于保護(hù)動(dòng)作狀態(tài)時(shí)，該整流器的均流和外控功能將自動(dòng)退出而不影響其余整流器的正常均流運(yùn)行 。

①輸入保護(hù)。整流器的交流輸入電源出現(xiàn)過壓、欠壓時(shí)，整流器將自動(dòng)停機(jī)，當(dāng)交流輸入電源恢復(fù)正常后，整流器將自動(dòng)啟動(dòng) 。

②輸出過壓保護(hù)。整流器的直流輸出電壓大于規(guī)定的直流輸出過壓保護(hù)值時(shí)，整流器將停機(jī)并重新啟動(dòng)。否則整流器將處于啟動(dòng)-保護(hù)-關(guān)機(jī)-再啟動(dòng)-再保護(hù)的循環(huán)中。當(dāng)出現(xiàn)這種現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)將該整流器拔出并加以檢修 。

③過流保護(hù)。整流器過流時(shí)會(huì)自動(dòng)保護(hù)停機(jī)。多臺(tái)整流器并列運(yùn)行時(shí)，若輸出有短路或負(fù)載突然加大，整流器可能會(huì)出現(xiàn)過流保護(hù)，并再啟動(dòng)，工作于限流狀態(tài) 。

④短路保護(hù)。整流器內(nèi)設(shè)有多重限流保護(hù)，可承受連續(xù)短路而不損壞，可靠性高 。

⑤溫度保護(hù)。整流器的主要器件溫度超過75°C時(shí)，整流器將自動(dòng)停機(jī)。溫度降至正常后，整流器會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)，進(jìn)入正常運(yùn)行 。

⑥報(bào)警及顯示。整流器設(shè)有報(bào)警指示及故障輸出端子，出現(xiàn)故障時(shí)會(huì)準(zhǔn)確顯示 。

高頻開關(guān)電源系統(tǒng)組成如圖1所示。市電經(jīng)交流配電分路進(jìn)入整流模塊，經(jīng)各整流模塊整流得到的直流電通過匯接進(jìn)入直流配電，分多路提供給通信設(shè)備使用；正常情況下，系統(tǒng)運(yùn)行在并聯(lián)浮充狀態(tài)，即整流模塊、負(fù)載、蓄電池并聯(lián)工作，整流模塊除了給通信設(shè)備供電外，還為蓄電池提供浮充電流；當(dāng)市電斷電時(shí)，整流模塊停止工作，由蓄電池給通信設(shè)備供電，維持通信設(shè)備的正常工作；市電恢復(fù)后，整流模塊重新給通信設(shè)備供電，并對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，補(bǔ)充消耗的電量 。

監(jiān)控模塊采用集中監(jiān)控的方式對(duì)交流配電、直流配電進(jìn)行管理，同時(shí)通過RS485接口（或CAN接口）接收整流模塊的運(yùn)行信息并進(jìn)行相應(yīng)的控制。監(jiān)控模塊還可通過RS485、RS232、TCP/IP方式連接本地計(jì)算機(jī)，并可通過TCP/IP或其它傳輸資源（如公務(wù)信道等）連接監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控組網(wǎng)；必要時(shí)，可選用ZigBee通信模塊實(shí)現(xiàn)本地?zé)o線組網(wǎng)。此外，監(jiān)控模塊還提供USB口用于本地應(yīng)用軟件升級(jí)或拷貝告警信息LOG文件 。

本系統(tǒng)的最終應(yīng)用是作為直流通信電源系統(tǒng)（如組合電源系統(tǒng)、獨(dú)立的開關(guān)電源系統(tǒng)、嵌入式開關(guān)電源系統(tǒng)等）的核心子系統(tǒng)來工作的。因此，本系統(tǒng)還具備滿足應(yīng)用要求的并聯(lián)、遙控、遙信、遙測(cè)等功能 。

高頻開關(guān)整流器監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)是高頻開關(guān)型整流器的監(jiān)控中心，監(jiān)視和協(xié)調(diào)各整流模塊的工作，檢測(cè)系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)，處理告警信息，提供人機(jī)界面給用戶操作，從而控制整個(gè)電源系統(tǒng)的運(yùn)行。監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。監(jiān)控系統(tǒng)主要由告警模塊、RS485和RS232通信接口以及整流模塊內(nèi)的單片機(jī)等組成。告警模塊通過RS485通信接口與各個(gè)整流模塊連接通信，以監(jiān)控其運(yùn)行情況。告警模塊同時(shí)通過RS232通信接口與外設(shè)的PC機(jī)或終端機(jī)相互通信訪問，并通過調(diào)制解調(diào)器實(shí)現(xiàn)“三遙” 。

監(jiān)控系統(tǒng)主要能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能

(1)控制高頻開關(guān)電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行 。

(2)提供人機(jī)界面，接受維護(hù)人員對(duì)高頻開關(guān)型整流器的控制 。

(3)告警。監(jiān)控系統(tǒng)連續(xù)不斷地監(jiān)視高頻開關(guān)整流器的運(yùn)行，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，就會(huì)產(chǎn)生一系列告警動(dòng)作 。

(4)對(duì)蓄電池實(shí)施完善的監(jiān)控功能 。

(5)自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存高頻開關(guān)型整流器的運(yùn)行信息 。

(6)對(duì)整流模塊實(shí)施完善的監(jiān)控。①使整流模塊按系統(tǒng)設(shè)置運(yùn)行。②負(fù)載自動(dòng)均分；告警模塊通過整流模塊不斷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)輸出電流，若發(fā)現(xiàn)個(gè)別整流模塊的輸出電流與系統(tǒng)中所有整流模塊的平均輸出電流值相差超過4A，則控制所有輸出電流過大的整流模塊降低一個(gè)單位的輸出電壓，使該模塊輸出電流減少；同時(shí)控制所有輸出電流過小的整流模塊提高輸出電壓一個(gè)單位，使該模塊輸出電流增加。在告警模塊的控制下，整流模塊之間自動(dòng)重新分配負(fù)載，從而達(dá)到均流工作的目的。③輸出過壓自動(dòng)關(guān)閉。④限制輸出電流。⑤整流模塊運(yùn)行狀態(tài)信息自動(dòng)儲(chǔ)存 。

高頻開關(guān)整流器通信電源更新改造

在線通信用可控硅整流電源自身電耗高、效率低，使運(yùn)行成本增加；設(shè)備老化陳舊缺配件而難于維修，造成電源安全供電可靠性降低；智能控制功能差影響到蓄電池組的正常使用；當(dāng)今通信技術(shù)的發(fā)展對(duì)電源設(shè)備提出了更高的技術(shù)指標(biāo)及質(zhì)量要求，經(jīng)對(duì)比技術(shù)分析，對(duì)在線電源設(shè)備實(shí)施更新改造，應(yīng)用技術(shù)上先進(jìn)、安全性、經(jīng)濟(jì)性更好的高頻開關(guān)整流器電源取代相控可控硅整流電源，具有一定現(xiàn)實(shí)意義 。

通信電源的性能直接影響到通信與網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)質(zhì)量和可靠性。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，對(duì)通信電源的要求也越來越高，曾經(jīng)一統(tǒng)天下的相控可控硅整流電源，由于存在系統(tǒng)效率低，自身能耗高，蓄電池組聯(lián)機(jī)管理功能差，且不易維護(hù)等問題，已滿足不了現(xiàn)代通信對(duì)供電質(zhì)量和可靠性的要求，逐步被性能更為優(yōu)良的高頻開關(guān)整流器電源所取代 。

應(yīng)用高頻開關(guān)整流器電源，對(duì)提高通信系統(tǒng)及設(shè)備的安全供電可靠性是富有成效的，對(duì)提高通信質(zhì)量和信息網(wǎng)絡(luò)的可靠性起著至關(guān)重要的作用，對(duì)企業(yè)降低消耗、降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)經(jīng)營效益是毋庸置疑的。因此，更新陳舊及存在隱患的電源設(shè)備是非常必要的 。

高頻開關(guān)整流器電解制氟廠房

在電解行業(yè)傳統(tǒng)生產(chǎn)方式中，以可控硅整流器為主的供配電系統(tǒng)損耗較大，功率因數(shù)較低，會(huì)在電網(wǎng)生成大量諧波。不僅產(chǎn)生電磁干擾，還降低設(shè)備的效率。高頻開關(guān)電源作為新型電源，通過采用高頻變換、脈寬調(diào)節(jié)控制等先進(jìn)電力電子技術(shù)，在電解行業(yè)中應(yīng)用日趨廣泛 。

高頻開關(guān)電源體積小，附加諧波少，便于維護(hù)操作。以高頻開關(guān)電源為核心的整套工藝供配電系統(tǒng)節(jié)約了能源，節(jié)約了人力，降低了相關(guān)費(fèi)用的支出，使企業(yè)產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益。高頻開關(guān)電源做為新一代電解電源，實(shí)現(xiàn)了電源系統(tǒng)的綠色化，順應(yīng)了國家能源發(fā)展趨勢(shì)，是建設(shè)節(jié)約型社會(huì)的一種應(yīng)用趨勢(shì) 。

序

前言

第1章 緒論

第2章 常用功率半導(dǎo)體器件及工作狀態(tài)

第3章 直流變換器基本電路

第4章 控制電路

第5章 軟開關(guān)技術(shù)

第6章 高頻開關(guān)整流器

第7章 變換設(shè)計(jì)

第8章 交流不間斷電源

第9章 雷擊與電涌防護(hù)

第10章 通信電源的數(shù)字控制技術(shù)

第11章 通信電源和環(huán)境的監(jiān)控

參考文獻(xiàn)

本書內(nèi)容包含：各種基本的直流變換器的特點(diǎn)、原理、計(jì)算、驅(qū)動(dòng)、控制、保護(hù)；通信用高頻開關(guān)整流器的實(shí)用方案及其發(fā)展；單相和三相的功率因數(shù)校正；單級(jí)變換器；大功率直流變換級(jí)中軟開關(guān)的應(yīng)用及發(fā)展；三電平變換器；電磁元件設(shè)計(jì)及PSPICE仿真；通信電源的數(shù)字控制技術(shù)，以及不間斷電源、防雷、局站電源系統(tǒng)的監(jiān)控等相關(guān)技術(shù)。