新时期通信电源技术应用现状及发展趋势

时间:2023-08-27 08:50:03 来源:网友投稿

曹亚辉,马 魁,周玉猛

(中兵通信科技股份有限公司,湖北 武汉 430200)

通信电源是网络系统的重要组成部分之一,为通信设备提供交流、直流电流,为通信网络提供了基础的能量保证。因此,通信电源质量对保障通信网络各方面的性能稳定有着重要意义。

1.1 整流器技术的应用

通信整流器是将市电交流电转化成直流电,为通信设备的运转提供稳定的供电。传统的整流器因为体积较大,所以维修时所耗费的人力、物力也较多。此外,传统的整流器在工作的过程中会产生热辐射和噪声,且供电性能还不能够达到标准,对应用周围的环境也会造成一定的污染[1]。随着科技的发展,整流器也顺应时代的潮流进行改革和优化,现在的整流器体积更小、重量更轻,能够在频繁应用的环境下高效率地将交流电流转化成为直流电,其供电的稳定性较强,保障了通信设备供电的安全性。

1.2 串联谐振技术的应用

串联谐振技术是最新的通信电源技术之一,这项技术能够保障供电使用的效率和通信的稳定性。串联谐振技术对于通信环境没有要求,其优点不言而喻。在应用串联谐振技术时,散发的磁场能量能和电场能力相互补充并形成较好的循环,保持了全电路磁场能量综合不变,促进了整个供电系统稳定运行。应用串联技术还能保证整个电路的品质,减小电路的消耗。通信电路发生串联谐振磁场现象时,就会对整个电路系统产生阻碍,这时电路内部的串联谐振电路中电阻增加,继而有效降低电路内部的电阻,这样能够减少消耗电能资源。串联谐振技术通过改变输入电压和输出电压能够减小电路中的电阻,保证电路供电的稳定性。

1.3 智能技术的应用

随着信息技术的进步,各行业向人工智能技术方向开始转变。利用人工智能技术优化电源监控措施,能够有效提高通信电源的管理效率,还能够提高通信电源日常维护的质量。将人工智能应用技术应用在远程监控技术和无人值守技术,可以根据中央控制台设定数据,实时监控通信电路,一旦电路运行出现故障,人工智能技术就会进行预警提示,能够将发生故障的位置标出来,辅助技术人员进行快速维修。在电路检测中应用人工技术让电路监测进行全天候、无死角的监测成为了可能,对通信电源的各项工作状态进行科学的把控。人工智能的应用提高了电源开关的维修效率和维修质量,还在一定程度上降低了维修成本,提高了通信行业的经济效益。

通信电源的市场开阔,产品价值高,很多科研院所和生产厂家都投入了大量的人力、物理、财力等对通信电源的性能进行了研发。国内通信电源产品从其整体性能上来看,较国外相比还存在一定的差距,其稳定性、可靠性和技术性方面还有待加强[2]。

不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)技术在多个领域应用广泛,如金融银行、工业控制、仓储物流、学校等。UPS 技术的发展涵盖了云监控技术和物联网技术。电源监控系统的应用促进了 UPS 电源系统性能的不断完善。UPS 的工作方式是多元化的,涵盖了以下几种工作方式。

(1)离线工作方式。UPS 电源离线工作方式能够在用电设备较少的机房进行布置,性价比非常高,平时的运维和管理非常方便。UPS 工作方式的电能转化效率不高,转换的时间较长。

(2)在线工作方式。在线工作方式的UPS 电源功率较大,在工作时可以在毫秒间进行电能转换,基本不用消耗时间,电源的动力非常充足,在数据量庞大的运营服务机房得到应用。这种电源工作方式适合应用在多设备的数据中心,UPS 可以为服务器、交换机、路由器等设备设置电源控制,为设备的正常工作和顺利运营提供保障。但是这种UPS 电源在部署过程中会产生大量的成本支出。

(3)在线互动工作方式。UPS 在线互动工作方式的优点是能利用UPS 在线工作模式将UPS 电源的作用加强,在发生故障时能够顺利进行维修[3]。UPS在线互动的工作方式广泛应用在大、中、小企业服务机房中,不仅能够让机房进行连续性工作,而且机房中的数据不会受到电源稳定性的影响。

通信电源是保障通信系统高效、安全运转的基础。通信电源技术从安全性和稳定性等方面提高了通信电源的供电性能,减少了通信电源在供电过程中的电磁干扰等问题。随着互联网技术和计算机技术的广泛应用,通信电源技术的发展趋于网络化管理、数字化控制和智能化管理,实现了电源设备的监控、远程开关等功能[4-6]。同时,通信电源朝分布式电源的方式和高频开关模块化方向发展。

3.1 更加绿色环保

任何系统在运行的过程中都离不开能源的支持,尤其是通信电源使用的过程中,必然需要耗费一定的能源。传统的通信电源极易导致能源的浪费,还会给周围的环境带来污染。因此,随着通信电源技术的发展,需要将目光放在绿色环保上,既需要降低能源的消耗,还需要避免污染环境,这样才可以促进通信系统的健康发展。

通信机房中存在着大量的电子设备,其处于工作状态时,将导致机房内的温度急剧上升,必然会对机房内的设备造成影响,不仅会提高其对能量的消耗,还会干扰其运转状态,导致其使用寿命下降。对机房内的温度加强控制,并进行有效的巡视,一旦发现室内温度异常升高,及时采取有效的处理措施,合理地调节温度。

电源性能的衡量标准就是电源的效率,想要实现开关电源的高效性,就需要应用电源效率高、损耗小、散热性能强的开关元件。常规的通信电源系统存在着较为复杂的结构,其中涉及到的部件较多,不仅会增加能量的消耗,还会提高设备成本。再加上传统的电源模块采用的供电方式非常单一,因此开关电源的功率较低。针对这种情况,可以通过应用功率集成技术,对电源结构进行有效的优化,减少相关部件的使用,从而降低能源的消耗。通过提高通信电源的能量密度,以减少对相关材料的使用,并降低其占地面积,更有利于保护环境。缩减电源体积、重量,提高电源功率密度能够有效提高开关电源的高频化。想要保障电源动态质量,就需要保障电源高频化的应用,高频化能够保障电源动态质量。

输入电流中的谐波不断增加是因为增加了电力电子装置,并且广泛地应用了电源,这导致功率因数显著降低,供电网络受到严重的污染。国家为了减少污染制定了一系列的行业标准,如使用大功率电气设备IEC1000-3-2,能够促进开关元件的绿色发展。经济、节能、可靠是分布式供电的优点,所以这种供电方式在超高速基层电路低电压电源、传输损耗电源中应用广泛。

3.2 更高效率的转化

通信电源的核心则是交直流电的转化,需要不断促进交直流电的高频转化,提高电流转化效率。想要完成电能高频变化的转化,就需要不断对通信电源开关电路进行优化,常用的技术包括谐振开关技术、缓冲电路技术以及谐振环路技术等,这些技术实际上均是通过各类储能元件完成对开关的控制,从而实现对谐振、电压以及电流的调整,将其转换为零电流或零电压。

3.3 数字化控制

如今通信电源中数字信号控制器得到了广泛的应用,能够实现对通信网络各个模块冗余并发控制功能。将通信电源与数字信号控制器相结合,可以在现有的条件下完成对通信电源的运行控制,不需要增加中央控制部件对通信电源的电流负载进行有效的优化。如在通信电力系统运行过程中,一旦有模组出现故障,就能够将由该模组所承担的负载转移到其他的正常模组,保障通信设备的供电不受影响,可以在通信设备处于工作状态下完成对故障的处理。同时,能够对通信电源进行矩阵操作,在系统运行的过程中集中多个独立的电源模组,对电源系统进行并发控制,这样就能够对内部静态旁路、逆变器以及整流器等进行统一的管控,进一步保障了通信电源的完整性与安全性。

另外,运用通信电源专用的开关软件,使软件设备与通信电源系统终端连接,通过并网的形式将开关软件设备信号接入到计算机平台上。工作人员可以运用计算机设备对通信电源运转情况实施动态跟踪、实时查看,可根据通信电源的实际管理情况做到电源频率调整、切换等工作,不仅显著降低了工作难度,提高了工作效率,而且可以最大限度减少电源开关的损耗。

3.4 网络化与智能化

信息时代,信息技术也彻底融入了人们的日常生活之中,这对现代通信网络的发展起到了很好的促进作用。我国地域广阔,不同区域之间存在着较大的交通、环境差异,这就极大增加了对通信设备的维护工作难度。通信企业要重视智能化发展,积极建立自动化的系统,以对通信设备进行更高效率的维护,有效降低维护投入。如采取智能检测的方式,在通信电源系统网上加入电力电子、智能测控、热设计等,实现对通信能源系统运转情况的实时查看。在各项技术加持下,一旦通信电源系统出现运行故障,其电力电子、智能测控等设备就会自动感应,通过计算机端口给工作人员报警、提醒,方便工作人员第一时间发现通信电源系统的运转异常,从而最大限度保证通信能源系统安全。另外,也可以在通信储能系统上载入了AI、大数据、云管理等技术,赋予其智能化运算方式,通过大数据技术对通信储能数据与放电比例进行计算,从而智能得出最优储能充放策略、AI 储供实时调度、绿能优先等主动储能方案,达到能源节约的目标,也大大提高通信电源系统的稳定性。

通信电源设备的质量直接关系到通信系统的安全性与稳定性。电源监控系统能够对UPS 系统的运行情况进行实时检测,获取相关的数据,并对其进行有效控制,更好地掌握网络各个模组的实际运行情况。还可以利用监控系统,对通信电源进行自动监测与控制,一旦发现任何异常情况,可以对值班人员进行报警,使值班人员能够及时进行检查,确定发生故障的部位与原因,缩短应急处理的反应时间,更快完成对故障的排除,保障了通信系统稳定运行。如现代通信电源系统基本上都采用集中分散式监控系统,对系统中状态量和控制量进行监控,通过网络技术将信息送入监控模块。同时,监控模块还可对电池进行全自动管理,包括电池在线管理、均浮充转换、停电后的来电预限流控制和电池放电测试等。监控模块还可对整流模块电压进行调节和无级限流控制,检测整流模块状态,并根据系统运行的异常情况进行保护和告警。通过监控模块上网,可以在Internet 上传输控制数据,使维护人员通过Internet 进行数据查询等维护工作,具有RS485/422、RS232、内/外置Modem 等多种接口。

通信电源是通信网络的重要组成部分之一,通信电源质量是整个通信网络系统正常运行的重要保障。通信技术的广泛应用,在人们的日常生活中发挥了重要作用。科技发展的主要方向是以科技为核心,发展节能技术,实现智能化控制和管理。通信电源的质量决定了通信网络运行的稳定性、可靠性、连续性等,通信电源发展趋势是实现智能化。

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