高效智能通信電源技術發展現狀及展望

雷 羅

（湖南省郵電規劃設計院有限公司，湖南 長沙 410000）

0 引 言

當今時代科學技術日新月異，在此背景下，通信行業取得了較好較快發展。與此同時，通信行業的競爭越來越激烈，通信企業只有掌握核心關鍵技術，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地[1]。通信電源是通信行業重要的構成部分，為順應通信行業發展趨勢，目前通信電源正朝著高效化和智能化方向發展[2]。現在已有部分高效智能通信電源在實踐中得以運用，促進了通信行業發展[3]。下面主要對高效智能通信電源技術發展現狀及其未來發展趨勢進行闡述，對于促進通信行業更好更快發展具有重要的實踐意義。

1 通信電源的概念及基本要求

1.1 通信電源基本概念

通信設備正常工作時需要電源進行供電，通信電源就是為通信設備提供電力支持的裝置。毫無疑問，通信電源是整個通信設施中非常重要和關鍵的組成部分，電源運行的穩定性直接決定了通信過程的安全性和穩定性。通信電源內部包含多種系統，如交流供電系統和直流供電系統等，其在運行時呈現出點多、面廣以及影響范圍廣等特征。不管內部哪個環節出現問題，都會對通信過程產生非常不良的影響，影響通信系統的可靠性。

1.2 通信電源基本要求

鑒于通信電源在整個通信領域中的重要作用和地位，因此對其提出了一些相對較高的要求。

1.2.1 要求具備較高的可靠性

通信系統中的設備運行時，需要通信電源為其提供能量來源。如果通信電源可靠性相對較低，運行時出現故障問題，那么通信設施就無法正常工作。尤其是在一些重要領域，即便很小的故障問題也是不允許的。因此，通信電源必須具備有相對較高的可靠性。

1.2.2 要求具備較高的穩定性

在整個通信行業，不管使用何種通信設備，必須要保障設備運行過程的穩定性。這就要求通信電源具備很高的穩定性，尤其是在自動化程度相對較高的領域，對穩定性要求更高。

1.2.3 要求具備較高的運行效率

通信電源在運行過程中需要消耗大量的能源，如果通信電源的運行效率不高，就會帶來大量的能源浪費問題，影響整個通信系統的運行效率。

1.2.4 要求進行模塊化設計

對通信電源進行模塊化設計，表現出的優勢是多方面的。使用通信電源時，如果出現故障問題，可以快速定位并處理故障。另外，需要對通信電源進行拓展時，由于采用的是模塊化設計，因此擴展流程大大簡化，成本相對較低。

1.2.5 要求具有較小的體積

隨著科學技術的不斷進步，要求硬件設施朝著集成化、小型化方向發展，對于通信電源同樣如此。如果通信電源具有相對較小的體積，那么設備在安裝調試時就會非常方便。

2 通信電源技術發展現狀

近年來，我國通信領域發展迅速，建設的通信網絡系統越來越多，而且整個系統結構越來越復雜。尤其是最近一兩年，我國正在大力進行5G網絡建設，可以說目前我國通信網絡較為發達。如此龐大的通信網絡系統需要大量的通信電源為其進行供電，所以隨著通信行業的不斷發展，對通信電源的需求量越來越大。在此背景下，如果只是一味增加通信電源的數量，那么將無法起到很好的效果。為了順應時代發展需要，目前通信電源的運行效率也有了顯著的提升。很多先進的控制技術及功率轉換技術被應用于通信電源中，使通信電源技術與傳統技術相比有了顛覆性的變化，突破了很多瓶頸問題，不僅顯著提升了通信電源的運行效率，而且保障了電源運行過程的可靠性和穩定性。

當前，通信電源中使用的變換電路拓撲結構主要可以劃分為2種類型，分別為半橋電路和全橋電路。不同類型的拓撲結構各自有其優勢和缺點，具體應用時需要充分考慮現場實際情況來合理選用。如果通信設施的整體功率不是非常大，那么選擇半橋電路即可滿足使用需要。相反，如果通信設施中設備功率相對較大，那么則需要選用全橋變換電路。另外，功率放大器作為通信電源中的重要構成部分，其技術水平已經達到了相對較高的水平。通過使用最先進的功率放大器能顯著提升通信電源的性能及其兼容性，降低設備運行過程中的損耗，提升其運行效率。

3 提高通信電源性能的方法與途徑

為了順應通信領域的發展需求，必須采取方法和措施提升通信電源的性能，為通信行業的快速發展奠定堅實的基礎。

3.1 高頻變化

在通信電源中通過使用高頻變化技術，能顯著減小電源在運行過程中的能源消耗問題，以確保在通信設施正常運行的情況下盡可能減小通信電源的體積。高頻變化技術涉及的理論主要是電路拓撲理論，常見的如諧振變換、零過渡PWM（Pulse Width Modulation，脈沖寬度調制）等，通過新理論的使用可有效避免舊理論在實踐中暴露出一些問題。例如，舊理論中的開關模式下，通信電源運行時的能耗較高、存在噪聲。通過新理論的使用，有效規避了上述缺陷問題，同時使系統的運行穩定性得以強化。另外，通信電源中通過使用有源功率因素矯正技術，能顯著提升AC/DC（交流/直流）開關電源功率因數，進而規避諧波對通信系統運行穩定性造成的不利影響，通信電源系統的整體流程框圖見圖1。

圖1 通信電源系統的整體流程框圖

3.2 低電流諧波處理技術

前文已述，通信電源工作時會對整個電網帶來一些負面影響，如諧波會對系統運行的穩定性和可靠性造成一些干擾。在傳統的技術條件下，對于在線式電源輸入AC/DC部分通常使用橋式整流濾波電路，這種情況下易使得輸入電流呈現出脈沖狀，同時波峰因數大大超出純電阻負載。有些通信電源工作時產生非常大的諧波電流，對整個電路的正常工作造成嚴重干擾，最終使得電網波形嚴重失真，電源的運行效率大打折扣。如果將低電流諧波處理技術應用到通信電源中，能顯著降低諧波對電網帶來的負面影響。

3.3 整流模塊優化

圖2為通信電源整流模塊的基本工作原理。通過采取有效手段和措施優化整流模塊，同樣能在一定程度上提升通信電源的性能水平。整流模塊是能源消耗較大的模塊，如果可以采取措施降低整個模塊的功率消化，那么就能提升通信電源整體的運行效率?？梢赃M行優化的方向包括主電路拓撲、距離優化等，也可以采用新材料代替舊材料，降低材料運行時的功耗。

圖2 整流模塊的基本工作原理

某公司在實踐過程中，通過一定的技術手段監測通信電源實際運行情況，并將其通信系統進行對比分析，判斷通信電源是否存在冗余現象。如果發現確實存在該問題，則可以利用通信電源休眠節能技術對部分通信電源進行休眠待機，避免通信電源長時間無效運行造成能源浪費。表1為通信電源休眠節能技術的實踐應用效果，從表1可以看出，使用新技術能提升通信電源的運行效率，節省大量的能源。

表1 通信電源休眠節能技術的實踐應用效果

4 通信電源技術發展趨勢

4.1 智能化與數字化

通信電源運行時會產生大量的數據，在以往的實踐中并沒有對這些數據進行有效利用。在當前大數據技術相對較為成熟的大背景下，有必要充分利用這些數據，利用數據挖掘技術找到數據背后的潛在規律，在此基礎上提升通信電源的智能化水平。為了達到上述目的，需要建立通信電源數據平臺，基于該平臺對數據進行采集、分析與管理。智能化是通信電源技術發展的必然趨勢，因此相關的技術人員應充分利用智能化技術，對通信電源進行智能化管理。

另外，數字化同樣是通信電源未來發展的大趨勢。通過數字化技術能實現通信電源運行過程的全自動化管理與控制，從而提升電源運行的穩定性和可靠性，避免人為失誤造成的不良影響。

4.2 高效率節能

節能環保是工業化發展的必然要求，對于通信領域而言同樣如此，因此高效率節能也是通信電源未來發展的一個大趨勢。為了達到高效率節能的目的，需要使用最先進的技術，如高頻變化技術和開關電源技術等，降低通信電源運行過程中的能源消耗。功能集成技術同樣表現出了很大的潛力，通過對通信電源功能進行集成化處理，可以大大簡化通信電源的整體結構。另外，為了保證通信網絡系統的可靠性，通常會使用備用電源，備用電源主要為蓄電池。在關鍵時刻，可通過蓄電池對通信網絡系統進行供電。

4.3 低電流諧波

在以往的通信電源研究和使用過程中，工程技術人員將更多的注意力放在電源的輸出方面，不注重電源的輸入。但是，受傳統技術水平的制約，通信電源運行時會出現比較大的諧波電流，進而影響整個電路運行的穩定性。隨著人們對通信電源技術要求的不斷提升，目前已經有人將低電流諧波處理技術應用于通信電源工程實踐中，并取得了較好的應用效果。這也是通信電源未來發展的一個方向。

5 結 論

隨著我國通信網絡系統的不斷發展，其整體結構越來越復雜，對通信電源的要求越來越高。通信電源運行的穩定性和可靠性會對整個通信網絡系統的運行穩定性造成直接影響。本文在分析通信電源基本現狀的基礎上，提出了提升通信電源運行質量和效果的方法和途徑，分析了通信電源未來的發展趨勢。真正實現通信電源智能化和高效化仍然有很長的路要走，需要從業人員在實踐中不斷總結經驗，不斷提升通信電源高效化和智能化水平。