通信电源技术发展趋势及标准研究

2022-02-21穆强

通信电源技术 2022年22期

关键词：谐波电源标准

穆强

（中通服咨询设计研究院有限公司，江苏南京 210019）

0 引言

随着通信行业的可持续发展和进步，通信电源技术的优化升级也受到了更多的关注。通信电源技术要整合技术内容和应用要求，按照标准开展具体技术工作，从而维持通信电源应用控制的实效性，满足通信网的技术需求。

1 通信电源技术发展背景

近年来，对于电力电子技术的研究不断深入，电源技术作为电力电子技术的分支项目，被广泛应用在能源领域、通信领域、航空领域以及工业领域等，是融合了现代电子和自动化控制等基础学科的多元复合型技术体系。其应用在通信网中，就形成了通信电源技术模块。虽然通信行业中通信电源的占比有限，但确是整个通信网络基础设施的关键，是通信网络模式中不能替代的专业应用结构。在电信技术全面发展进步的时代背景下，电信网络应用结构模型也越来越复杂，信息技术对通信电源技术提出了更高的要求，不仅要满足可靠、安全的标准，还要顺应国家对于电源行业节能环保的新标准，积极整合全数字化控制模式，践行绿色电源方向的管控原则，配合相关技术制造合格的电源产品，打造高质量通信网技术应用平台[1]。

2 通信电源技术发展趋势

在通信电源技术发展的进程中，要积极整合技术要点，维持技术多元发展的平衡，从而为电源技术应用控制效果的优化予以保障。

2.1 节能方向

2.1.1 高频变化处理

通信电源技术发展体系中，高频变化是主流方向之一。对于电源技术体系应用的控制环节而言，电能变换较为关键，配合电能变换技术可以将市电或者电池等一次电源直接转变为适用于实际应用环境的二次电源，从而维持电源供给工作的规范效果[2]。尤其是开关电源的研究，已经逐渐从原有10 Hz直接发展为稳定度高、容量大、体积小且开关频率合理的发展阶段，这也为高频变化处理和研究提供了较为合理的硬件设施。高频变化指谐振变化、移相谐振、零过渡脉冲宽度调制（Pulse Width Modulation，PWM）等基础模块的融合，能有效减少传统硬开关模式中电源设备开通过程造成的严重电压升降和电流升降，最大程度上规避波形交叠过程中出现的损耗以及噪声，为零电压、零电流开关处理提供了保障，也能有效提升电源系统统筹管控处理的稳定性和运行效率。

在通信电源技术应用控制模式中，高频变化体系中融合有源功率因数校正技术，也能提升交流/直流（Alternating Current/Direct Current，AC/DC）开关电源功率因数的实效性，降低电网谐波污染率的同时，为开关电源整体效率的控制提供支持[3]。

2.1.2 功能集成技术

在电源技术不断发展的基础上，对电源结构的简化处理工作也受到了更多的关注，其中功率集成技术能最大程度上完成电源结构的集成化管理，推进电源结构模块化应用进程，并且建构完整的技术支持应用平台，确保整体电源结构应用处理效果能满足预期。例如，硅晶片在应用功能集成技术后能减少元数目，将数目缩减到2/3以上，整体电源内部结构更加紧密，且应用效能更精准。最关键的是，在功能集成技术应用体系中，配合对应的设计模式和设计处理过程，能减少杂散电感以及分布电容的制约作用，维持连线电阻的规范性和可控性，也为减少损耗提供保障。

2.2 网络化方向

在互联网技术不断发展的时代背景下，信息处理技术也在优化升级，通信系统从传统的单机或者是小局域网系统逐渐向着大局域网模式转型，此时为了更好地维持通信质量，要对通信互联网终端予以保护，打造更加可控的运行体系，确保电源设备的数据处理能力和网络通信能力都能满足应用预期。较为常见的方式就是借助RS232接口进行网络化通信管理，确保实际应用控制的规范性，并满足电源设备的功能需求[4]。

一是，打造智能型人机交互界面，配合相应的数据传输模式和交互处理工作，就能提升信息管控的规范性，并且技术人员借助网络运行结构就能及时完成电源设备运行状态的监控处理，了解电源运行情况以及各项技术参数，及时实现故障定位，避免运行不当造成的经济损失。

二是，利用保护功能、告警功能、数据信息存储功能以及处理功能等模块维持整体管理水平，主要是发挥各个模块的应用运行优势，实现动态化数据汇总处理，确保相关人员可以甄选技术参数，配合功能处理环节，维持电源应用的安全性和可控性。

三是，设置远程开关机的功能模块，在移动通信技术不断发展的时代背景下，将通信技术、远程控制技术融合在电源管理结构中，就能打造实时性信息监督管理的运行模式，保证网络技术人员能及时了解电源的运行，并配合相应的模块支持模式完成定时电源开关以及备用电源启动等操作[5]。

2.3 数字化方向

基于数字化技术的发展和进步，通信设施践行全数字化控制原则也成为了关键，正是基于通信设施环境较为复杂的特点，数字化技术的应用能有效突破传统模拟技术的弊端，打造更加完整的应用控制模式。例如，建立如图1所示的AC/DC整流稳压处理机制，完成正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation，SPWM）管理、同步锁相管理等，保证相应模块分析处理效能的最优化。

图1 AC/DC整流稳压处理机制

在微处理器和监控软件引入的基础上，借助全数字化控制电源技术的自我监控能力，就能完成实时性监控处理，汇总匹配的参数和状态，并兼具预警和故障诊断功能，实现通信动力设备无人值守、远程监控的管理目标，保证系统设备的可靠性，也为用户适应性的提升奠定基础。同时，在数字化技术处理体系中，要结合数字化应用模块，维持较为合理的通信电源应用控制体系[6]。

2.4 谐波处理方向

在早期的通信电源开发工作中，人们将更多的关注点落在电源输出特性方面，对电源输入特性的关注较少。例如，传统线式电源输入AC/DC部分会借助桥式整流滤波电路处理方式完成工作，输入电流呈现出脉冲状，导通角为，对应的波峰因数要高于纯电阻负载参数，约为1.4倍。此时，谐波电流大的电源就会污染电网，甚至会出现严重的电网波形失真现象，制约实际运行的负荷水平。

基于此，在环保意识和安全意识逐渐增强的时代背景下，电力电子技术也将向着更加多元的控制方面发展，无论是功率器件还是技术内容，低谐波输入技术都成为关键，利用有源谐波处理模式能更好地改善谐波造成的影响，维持电网负载特性的同时，避免其他网络设备对电源产生谐波干扰，维持电源效应最优化。具体而言，在通信电源技术发展进程中，积极拓展低谐波输入模式，将为绿色电源的发展提供坚实的保障[7]。

2.5 环保化方向

通信电源技术将向着环保化和小型化方向发展，借助对应的技术处理模式，打造更加科学可控的技术处理体系。例如，蓄电池是通信领域中较为关键的后备电源，也是维持通信设备运行的关键，在微电子领域关键技术全面发展的基础上，电池和电池组向着小型化、环保化方向转型，就能更好地为推进智能技术标准提供保障。

3 通信电源技术标准

在通信电源系统管理控制工作中，为了维持电源系统设备的稳定性和可靠性，就要对电源产品的技术和质量管理模式予以关注，确保在通信电源标准体系的基础上开展相应工作，使通信需求得以满足，并更好地实现我国通信电源系统设备技术标准体系的运行目标[8]。

3.1 研究方向

近期对电源标准的研究主要集中在以下几个方面：电源系统、系统可靠性、系统安全性评估等方面，建立相关匹配的参数分析体系，从而有效维持标准水平；蓄电池、不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）、开关电源等，在保证供电系统安全的基础上完成工作内容；降低通信电源能源损耗的技术要求；下一代通信网络对通信电源的要求；燃料电池在通信领域中的应用。

在通信电源技术标准的研究工作中，将实现技术更新化研究，以动态的思维思考技术发展方向，为通信电源技术的应用管理效能优化升级提供保障[9]。

3.2 对2007年电源标准重点研究和修订

首先，通信设备用直流远供电源系统、数据通信用电源系统、接入网设备和远端模块电源系统综合应用等，建立基于标准分析基础上的评估模式，从而更好地维持标准的通用性和规范性。其次，对基站节能系统技术规范进行研究，主要包括智能通风部分和智能换热器部分。要建立围绕多元分析开展的规范管理模式，深度研讨对应的标准细则，保证研究管理的可行性和可靠性。再次，对离网型通信用风光互补供电系统予以研究，并开展相应设施应用运行标准的修订和评估，从而保证对应工作顺利开展，从而提升标准的通用运行效能。四是，对通信用开关组合电源等进行标准修订[10]。