一、整流器概述
1、整流器的定義
整流器（rectifier）在GB/T 1417《常用電信設(shè)備名詞術(shù)語(yǔ)》中的定義是：將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電子器件或裝置。對(duì)于通信用整流器，早期稱(chēng)為半導(dǎo)體整流器，隨著半導(dǎo)體整流器技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體整流器按照電路中變流器件的開(kāi)關(guān)頻率不同，經(jīng)歷了低頻整流和高頻整流，低頻整流器也稱(chēng)為相控整流器，高頻整流也稱(chēng)為斬控式整流器，即高頻開(kāi)關(guān)整流器（SMR，Switch Mode Rectifier）。
2、整流器的工作原理簡(jiǎn)述
簡(jiǎn)單地說(shuō)，高頻開(kāi)關(guān)整流器的工作原理是“兩個(gè)變換”，第1步是“AC/DC變換”：將交流電源輸入經(jīng)整流濾波成直流；第2步是“DC/DC變換”：再通過(guò)高頻控制（在通信用整流器中通常采用脈沖寬度調(diào)制（PWM））信號(hào)控制開(kāi)關(guān)管，將直流加到開(kāi)關(guān)變壓器初級(jí)上，開(kāi)關(guān)變壓器次級(jí)感應(yīng)出高頻電壓，經(jīng)整流濾波得到額定直流電壓供給負(fù)載。另外，輸出部分通過(guò)一定的電路反饋給控制電路，控制PWM占空比，以達(dá)到穩(wěn)定輸出（穩(wěn)壓）的目的。所謂高頻，我國(guó)目前一般采用的開(kāi)關(guān)頻率為50~100KHz，也有高達(dá)200~450KHz。采用高頻換流技術(shù)可使變換器的變壓器的體積、重量大為減小。因此，高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)以其高效、可靠、小型、易于集成化、模塊化和智能化等顯著特點(diǎn)而成為現(xiàn)代通信直流供電系統(tǒng)的主選。整流模塊的體積和重量與頻率的關(guān)系一般詳見(jiàn)下表1-2，以48V整流模塊為例，供參考。
表1-2：整流模塊的體積和重量與頻率的關(guān)系
欲詳細(xì)了解通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器工作原理介紹的請(qǐng)進(jìn)入。
3、整流器的分類(lèi)
目前經(jīng)常可以見(jiàn)到不同種類(lèi)的高頻開(kāi)關(guān)整流器，歸納起來(lái)有5種分類(lèi)方法，共11個(gè)種類(lèi)，其分類(lèi)方法及各種類(lèi)的含義詳見(jiàn)下表1-3-1。另外，高頻變換器（也稱(chēng)DC-DC變換器）是高頻開(kāi)關(guān)整流器核心部件之一，因變換器的輸入輸出電壓關(guān)系、變換器的工作狀態(tài)和電路結(jié)構(gòu)等的不同，可分為不同類(lèi)型的變換器，其變換器的分類(lèi)方法和分類(lèi)名稱(chēng)詳見(jiàn)下表1-3-2。
表1-3-1：高頻開(kāi)關(guān)整流器的分類(lèi)及各種類(lèi)的含義
表1-3-2：高頻變換器的分類(lèi)和名稱(chēng)
二、通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器
1、概述
我國(guó)通信用整流器基本上經(jīng)歷了兩代，即相控整流器和高頻開(kāi)關(guān)整流器。在上世紀(jì)90年代前，通信用整流器一直使用的是相控整流器，但相控整流器存在著功率因數(shù)低（需要電容柜對(duì)其無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ)償）、體積重量大、消耗銅鐵材料多（工頻變換變壓器體積大）等缺陷，另外還有當(dāng)采用閥控式密封蓄電池后，相控整流器不能不能提供浮充電壓的溫度補(bǔ)償功能等。因此，隨著整流器技術(shù)的發(fā)展，在上世紀(jì)90年代后期，通信用整流器逐步用高頻開(kāi)關(guān)整流器取代了相控整流器，目前通信用整流器全部采用的是高頻開(kāi)關(guān)整流器。下表2-1是相控整流器與高頻開(kāi)關(guān)整流器的特點(diǎn)簡(jiǎn)單對(duì)比，供參考。
表2-1：相控整流器與高頻開(kāi)關(guān)整流器的特點(diǎn)對(duì)比
在現(xiàn)代通信電源系統(tǒng)中，高頻開(kāi)關(guān)整流器得到了普及應(yīng)用。其在實(shí)際應(yīng)用中，通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器根據(jù)其標(biāo)稱(chēng)輸出電壓，有低壓整流器（-48V或24V）和高壓整流器（240V、336V等）之分。這是因?yàn)椋鄬?duì)傳統(tǒng)通信系統(tǒng)，通信設(shè)備所使用的直流供電電壓均為低壓系統(tǒng)；由于傳統(tǒng)通信系統(tǒng)與信息計(jì)算機(jī)通信系統(tǒng)的高度融合后，其數(shù)據(jù)通信設(shè)備（如服務(wù)器、路由器等）所使用的直流供電電壓目前通常為高壓系統(tǒng)。
欲詳細(xì)了解通信用直流供電系統(tǒng)介紹的請(qǐng)進(jìn)入：低壓直流供電系統(tǒng)；高壓直流供電系統(tǒng)
2、組成
通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器通常為模塊化設(shè)計(jì)，若干個(gè)整流模塊輸出端并聯(lián)運(yùn)行，自動(dòng)均流。通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器（整流模塊）的功能電路的組成通常如下圖2-2所示（有11個(gè)功能電路），各功能電路的作用簡(jiǎn)述于下表2-2中。
圖2-2：通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器的功能電路的組成示意圖
表2-2：通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器的功能電路的作用簡(jiǎn)述
3、容量配置
在直流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，為確保高頻開(kāi)關(guān)電源容量配置合理，應(yīng)首先對(duì)使用直流的通信設(shè)備按近期負(fù)荷與遠(yuǎn)期負(fù)荷分別進(jìn)行負(fù)荷電流統(tǒng)計(jì)。高頻開(kāi)關(guān)整流機(jī)架容量應(yīng)按遠(yuǎn)期負(fù)荷配置，以確保直流供電系統(tǒng)擴(kuò)容方便；整流模塊總?cè)萘繎?yīng)按近期負(fù)荷配置，以避免初期配置過(guò)大而造成浪費(fèi)，同時(shí)也能防止蓄電池充電電流太大，造成正、負(fù)極板活性物質(zhì)脫落，析出氣體增多，從而影響蓄電池的壽命。
整流模塊所采用的冗余的方式，一般來(lái)說(shuō)，可以采取的方案有容量冗余、冗余冷備份方式、并聯(lián)均流的N+1備份方式、冗余熱備份方式。其各種備份方式的含義詳見(jiàn)下表2-3。根據(jù)我國(guó)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（YD/ 1051等）及相關(guān)工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)（GB 51194和GB51215等）的有關(guān)規(guī)定，直流供電系統(tǒng)的整流模塊配置應(yīng)按N+1冗余方式確定，其中N為主用整流模塊數(shù)，N≤10時(shí)，備用1個(gè)；N>10時(shí)，每10個(gè)備用1個(gè)。
表2-3：整流模塊可采用的冗余的方式
主用整流模塊的總?cè)萘繎?yīng)按通信負(fù)荷電流和蓄電池組均充電流（10小時(shí)率充電電流Ⅰ10）之和確定，即：
Ⅰ主用=Ⅰ負(fù)荷+Ⅰ充電
式中，Ⅰ主用是主用整流模塊總?cè)萘浚?/span>A）；Ⅰ負(fù)荷是通信設(shè)備近期負(fù)荷電流（A）；Ⅰ充電是蓄電池均充電流（A），一般取10小時(shí)率充電電流Ⅰ10。
在計(jì)算確定出主用整流模塊的總?cè)萘亢螅瑔蝹€(gè)整流模塊的容量應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)廠家定型整流模塊系列確定，整流模塊容量不同，計(jì)算出的主用整流模塊數(shù)也不同。整流模塊容量選擇不應(yīng)過(guò)大，否則配置整流模塊數(shù)太少，例如在負(fù)荷電流為40 A時(shí)，如果選擇50 A的整流模塊，主用整流模塊數(shù)為1，按N+1配置，直流供電系統(tǒng)整流模塊數(shù)為2，一旦某個(gè)整流模塊出現(xiàn)故障時(shí)，直流供電系統(tǒng)可靠性將大大降低。整流模塊容量選擇也不宜過(guò)小，否則配置的整流模塊數(shù)太多，將給直流供電系統(tǒng)安裝維護(hù)帶來(lái)不便。
因此，在直流供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)直流供電系統(tǒng)容量，結(jié)合定型生產(chǎn)的整流模塊容量系列和整流機(jī)架容量系列，合理確定單個(gè)整流模塊的容量，在一般情況下，一個(gè)直流供電系統(tǒng)整流模塊數(shù)不宜小于3個(gè)，不宜大于20個(gè)。
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4、技術(shù)要求
鑒于通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器，有低壓整流器（-48V或24V）和高壓整流器（240V、336V等）之分。我國(guó)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)相應(yīng)的整流器給出了相應(yīng)的技術(shù)性能要求。
欲詳細(xì)了解我國(guó)通信用高頻開(kāi)關(guān)整流器的技術(shù)性能要求的請(qǐng)進(jìn)入。
三、關(guān)于通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)
1、概念
在我國(guó)通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T 1058《通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)》中給出的定義是：一般指在一個(gè)機(jī)架（箱）或多個(gè)機(jī)架中，由交流配電部分、高頻開(kāi)關(guān)整流模塊、直流配電部分和監(jiān)控單元組成的電源系統(tǒng)。因此，通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的組成框圖如下圖3-1所示。
圖3-1：通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的組成框圖
我們知道，通信電源為了保證通信設(shè)備的可靠供電，對(duì)于交流供電有交流不間斷電源系統(tǒng)，我們稱(chēng)之為交流UPS；那么，對(duì)于直流供電的直流UPS，實(shí)際上就是指通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)。通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)與后備蓄電池連接，就確保了通信設(shè)備用直流電源的不間斷供電。之所以稱(chēng)為高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)，是因?yàn)橄到y(tǒng)采用了高頻開(kāi)關(guān)整流模塊。
2、分類(lèi)
根據(jù)YD/T 1058的規(guī)定，通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的分類(lèi)方法，有按安裝方式分類(lèi)、按結(jié)構(gòu)分類(lèi)和按工作環(huán)境分類(lèi)，具體的分類(lèi)的種類(lèi)詳見(jiàn)下表3-2中。
表3-2：通信用高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的分類(lèi)方法
3、技術(shù)要求
在YD/T 1058中，分類(lèi)給出了組成的四部分的技術(shù)要求和系統(tǒng)的技術(shù)要求。目前主要是針對(duì)直流低壓供電系統(tǒng)（48V）。
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