高頻開關(guān)整流器高頻開關(guān)電源

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)運行在并聯(lián)浮充狀態(tài)，即整流模塊、負載、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，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，并對蓄電池進行充電，補充消耗的電量 。

監(jiān)控模塊采用集中監(jiān)控的方式對交流配電、直流配電進行管理，同時通過RS485接口（或CAN接口）接收整流模塊的運行信息并進行相應(yīng)的控制。監(jiān)控模塊還可通過RS485、RS232、TCP/IP方式連接本地計算機，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，實現(xiàn)電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控組網(wǎng)；必要時，可選用ZigBee通信模塊實現(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、遙測等功能 。

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：

(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電網(wǎng)的影響。同時，EMI濾波能夠有效防止高頻干擾進入交流系統(tǒng)。整流器能以設(shè)定的電壓值和限流值對電池組充電并帶負荷運行。當(dāng)輸出電流大于限流值時，整流器自動進入穩(wěn)流運行狀態(tài)；輸出電流小于限流值時，整流器自動進入穩(wěn)壓運行狀態(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（出廠時輸出電壓已整定為DC 230.0V）程控電壓端VP加“-2.0V”（相對輸出負母線）的直流電壓，此時整流器輸出電壓230.0V (-6.5V/V)

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

(5)保護功能更加完善。當(dāng)某臺整流器處于保護動作狀態(tài)時，該整流器的均流和外控功能將自動退出而不影響其余整流器的正常均流運行 。

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

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

③過流保護。整流器過流時會自動保護停機。多臺整流器并列運行時，若輸出有短路或負載突然加大，整流器可能會出現(xiàn)過流保護，并再啟動，工作于限流狀態(tài) 。

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

⑤溫度保護。整流器的主要器件溫度超過75°C時，整流器將自動停機。溫度降至正常后，整流器會自動啟動，進入正常運行 。

⑥報警及顯示。整流器設(shè)有報警指示及故障輸出端子，出現(xiàn)故障時會準(zhǔn)確顯示 。

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幾個變換過程，從整體來看，可分為AC-DC和DC/DC兩大部分，前者實現(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)有源站點在沒有接地的情況下是能正常供電工作的 。

大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速進展，使通信設(shè)備制造廠家對整個電源系統(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，供電分散在各個電信機房的供電方式，它具有綜合投資少，擴容方便，容易維護，耗能小等優(yōu)點。而分散式供電系統(tǒng)是在高頻開關(guān)整流技術(shù)，免維護鉛蓄電池使用技術(shù)及微機數(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、及對電路新拓撲和系統(tǒng)控制等電力電子技術(shù)的發(fā)展 。

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，檢測系統(tǒng)的各項參數(shù)，處理告警信息，提供人機界面給用戶操作，從而控制整個電源系統(tǒng)的運行。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)的單片機等組成。告警模塊通過RS485通信接口與各個整流模塊連接通信，以監(jiān)控其運行情況。告警模塊同時通過RS232通信接口與外設(shè)的PC機或終端機相互通信訪問，并通過調(diào)制解調(diào)器實現(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)的正常運行 。

(2)提供人機界面，接受維護人員對高頻開關(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)整流器的運行，一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，就會產(chǎn)生一系列告警動作 。

(4)對蓄電池實施完善的監(jiān)控功能 。

(5)自動記錄、儲存高頻開關(guān)型整流器的運行信息 。

(6)對整流模塊實施完善的監(jiān)控。①使整流模塊按系統(tǒng)設(shè)置運行。②負載自動均分；告警模塊通過整流模塊不斷監(jiān)測系統(tǒng)輸出電流，若發(fā)現(xiàn)個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單位的輸出電壓，使該模塊輸出電流減少；同時控制所有輸出電流過小的整流模塊提高輸出電壓一個單位，使該模塊輸出電流增加。在告警模塊的控制下，整流模塊之間自動重新分配負載，從而達到均流工作的目的。③輸出過壓自動關(guān)閉。④限制輸出電流。⑤整流模塊運行狀態(tài)信息自動儲存 。

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)對比技術(shù)分析，對在線電源設(shè)備實施更新改造，應(yīng)用技術(shù)上先進、安全性、經(jīng)濟性更好的高頻開關(guān)整流器電源取代相控可控硅整流電源，具有一定現(xiàn)實意義 。

通信電源的性能直接影響到通信與網(wǎng)絡(luò)的信號質(zhì)量和可靠性。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，對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)機管理功能差，且不易維護等問題，已滿足不了現(xiàn)代通信對供電質(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)費用的支出，使企業(yè)產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟效益。高頻開關(guān)電源做為新一代電解電源，實現(xiàn)了電源系統(tǒng)的綠色化，順應(yīng)了國家能源發(fā)展趨勢，是建設(shè)節(jié)約型社會的一種應(yīng)用趨勢 。

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

第8章 交流不間斷電源

第9章 雷擊與電涌防護

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

本書內(nèi)容包含：各種基本的直流變換器的特點、原理、計算、驅(qū)動、控制、保護；通信用高頻開關(guān)整流器的實用方案及其發(fā)展；單相和三相的功率因數(shù)校正；單級變換器；大功率直流變換級中軟開關(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)。