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當今時代的發展,軟開關技術作為一種新型技術的發展和運用使得越來越多的生產廠商受益,這是在信息化時代下,利用科技技術的研發和嘗試。軟開關先進技術的使用更是在通信電源的應用中更具有實際的現實意義,其更為安全、操作更為科學化,在通信電源中的應用是如虎添翼。
1通信電源目前存在的弊端
通信電源一般會出現問題較多的是整流模塊退出、模塊不均流、電池久壓不保護、空開跳開、防雷器故障、保險管斷開等。而出現直流斷電器故障,是由于我們采用的是直流斷器,觸點使用的是常閉觸點,如若對斷路器發出斷開指令無反應時,易出現直流配電單元故障。而在另一方面交流配電單元也易出現明顯的故障,交流變送器出現了異常,無法正常地運轉。通信電源系統在通信系統所具有的地位不可替代,一旦通信電源系統故障引起對通信設備的供電中斷,通信設備就會完全失靈,無法正常工作運轉,造成通信電路中斷、通信系統癱瘓,從而造成重大的經濟損失和社會負面效益。其中,目前通信電源系統常見的問題和弊端有以下幾種:(1)交流配電單元的問題中的防雷器單元,在易發生的故障當中,防雷器易損壞。(2)交流輸入缺相,造成的因素很多,往往無法正確及時分析得出解決方案,其中涉及的是交流變送器的故障。(3)交流接觸器不吸合,造成的因素是交流輸入的A相缺相,交流接觸器線圈供電保險絲燒壞,交流接觸器控制板出現故障。(4)直流斷路器的故障問題,直流電流顯示不正確,其電流傳感器斜率選擇不正確,非常大的電流值顯示不正確。
2軟開關技術原理及其優越性
2.1軟開關技術原理硬開關的開通和關斷過程伴隨著電壓和電流的劇烈變化,產生較大的開關損耗和開關噪聲。而軟開關在電路中增加了小電感、電容等諧振元件,在開關過程前后引入諧振,使開關條件得以改善。降低開關損耗和開關噪聲,軟開關有時也被稱為諧振開關。軟開關其工作原理是,軟開關電路中S關斷后Lr與Cr間發生諧振,電路中電壓和電流的波形類似于正弦半波。諧振減緩了開關過程中電壓、電流的變化,而且使S兩端的電壓在其開通前就降為零。其工作原理如圖1。
2.2軟開關技術優越性(1)設備體形變小。傳統硬開關裝置中,濾波電感、電容和變壓器等磁性元件的體積和重量往往占很大比例。如果提高開關頻率可減少濾波器的參數,并使變壓器小型化,從而降低裝置的體積和重量,電力電子的裝置的輕型化、小型化直接導致電路的高頻化。傳統開關在提高開關頻率的同時,開關損耗和電磁干擾嚴重,電路效率下降,而軟開關解決了上述傳統開關的弊端,展現了軟開關所具有的優越性。(2)損耗大幅降低。軟開關技術在開關過程中,理想狀態下,軟開關過程是電流或電壓先降低零,電壓或電流再緩慢上升到斷態值,所以,開關損耗近似為零。而軟開關可以實現功率變換器件的高頻化,其開關過程的前后引入諧振,使得開關開通前電壓先降到零,關掉前電流也先降到零,就可以消除開關過程中電壓、電流的重疊,減低它們的變化,從而極大地減低了開關的損耗。(3)安全性能提高。軟開關技術在諧振過程中限制了開關電壓和電流變化,使得存在的噪聲也明顯減小。這樣在使用的過程中,電器回路利用軟開關在聯通和切斷負載時不是突然完成,而是循環漸漸地逐步完成切斷,從而減少了對電器的損耗,提高了其可靠性。
3軟開關技術在通信電源系統中的運用價值
軟開關技術的出現,解決了限制開關穩壓電源的工作頻率和效率的關鍵性難題。通信電源系統中運用軟開關技術可以使得開關穩壓電源的工作頻率達到MHZ的量級,這是軟開關在通信電源中所具有的安全、科學的重要價值。而且它的表現不僅僅于此,在它所控制的PWM變換器在開關工作頻率恒定的前期,通過調節脈沖寬度方式來實現穩定輸出,其應用在中小功率開關電源,也是目前選擇最多的方式。在零電壓開關PMW變換器中,涉及到的電路實現了主開關的零壓導通,且保持著正常的運行,在較寬的輸入電壓和負載電流范圍內,可以滿足二極管零電流關掉,它所處理的諧振能量與主開關管相比只是很少的一部分。
PFM是通過調節脈沖頻率來實現穩壓輸出的,它所控制的電路并不復雜,但是基于工作頻率在一定程度上并不穩定,一般用于負載及輸入電壓相對穩定的場合。而如今發展和使用最為先進的軟開關技術是PS脈沖移向式變換器,脈沖移向式軟開關變換器是橋式變換器,橋式變換器必須在對角開關同時導通時才輸出功率,可以通過調整開關的重合來達到調節電壓目的,在中、大功率電源中經常使用的這種變換器。軟開關技術的突破主要表現在了零開關PWM轉換器在準諧振變換器的基礎上加入一個輔助開關管,來控制諧振元件的諧振過程,實現恒定頻率控制,即實現零開關PMW控制。零轉換PWM轉換器在諧振網絡與主電子開關并聯,在開關轉換期間,并聯的諧振網絡產生諧振以獲得零開關條件,開關結束后,電路又恢復到正常的PWM工作方式,因此,零轉換PWM變換器綜合了硬開關和諧振技術的優點并克服了硬開關及諧振技術的缺點,達到了突破性的技術。使得在通信電源中減少了故障問題的發生,確保了設備正常、高效地運行。軟開關技術的突破達到了在通信電源中的顯著價值體現。
4軟開關技術發展趨勢及前景
軟開關技術發展的趨勢必定是走向安全化、高效化、先進化,而進行組合軟開關功率變換器的理論前景勢必在解決在電路中并聯或串聯諧振網絡,造成諧振損耗,組合軟開關技術結合無損耗吸收與諧振式零電壓、零電流,存在零電流開通,零電壓關斷,等配套組合。發展前景更為廣闊。
作者:陳偉鋒 單位:公誠管理咨詢有限公司