通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)的研究

陳偉鋒

【摘要】 隨著通信技術(shù)發(fā)展，通信設(shè)備大量使用先進(jìn)技術(shù)，對供電質(zhì)量要求也越來越高。因此對通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)的研究也越顯重要。本文將從電源功率因數(shù)校正分析入手，聯(lián)系存在于通信電源功率因素中的問題與形成原因，研究通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)與實(shí)施策略。

【關(guān)鍵詞】 通信電源 功率因數(shù) 校正技術(shù)

一、引言

對于通信設(shè)備來說，電源系統(tǒng)是一項(xiàng)十分重要的組成部分，電源系統(tǒng)不僅會(huì)影響到通信質(zhì)量，還對通信效果有很大影響，而整個(gè)通信電源中最重要的就是電源開關(guān)，是通信設(shè)備中心組成部分。

因此通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)成為現(xiàn)階段最重要的研究內(nèi)容，而要做好這項(xiàng)研究，就要先了解通信電源系統(tǒng)及相關(guān)功率因數(shù)，以便做好實(shí)施工作。

二、功率因數(shù)校正分析

在電工學(xué)中通常將功率因數(shù)視為有功功率與視在功率的比值，所以在等量代換計(jì)算后可以將功率因數(shù)表示成輸入電流波形畸變因數(shù)與基波電壓和基波電流的位移因數(shù)的乘積，換言之功率因數(shù)具體數(shù)值由此兩種因素決定，在通信電源中，如果不良功率因數(shù)得不到及時(shí)的校正，電網(wǎng)的噪聲、成本、體積、重量、諧波污染等都會(huì)明顯增加，而且電流在線路電阻阻抗作用下導(dǎo)致諧波電壓下降，也是電網(wǎng)電壓畸變的程度加大，電網(wǎng)中的線路、配電變壓器等電氣設(shè)備被損壞的概率也隨之提升，安全隱患不容忽視。

三、通信電源功率因數(shù)問題形成的原因分析

通常情況下，導(dǎo)致通信電源功率因數(shù)不良問題產(chǎn)生的原因較多，不同的部件所產(chǎn)生的原因也不同。對于相控整流電路較大、因數(shù)較低的情況而言，主要是在于基本電壓與電流位移因數(shù)，即受可控硅控制角的影響，使電流滯后于電壓，此時(shí)需要改善相控整流電路功率因數(shù)，將性質(zhì)完全相反的電抗元件并聯(lián)于電網(wǎng)的負(fù)載端，結(jié)合電網(wǎng)的狀態(tài)決定是否應(yīng)用電容補(bǔ)償?shù)姆椒ā?/p>

另外，開關(guān)整流電路也會(huì)使通信電源出現(xiàn)功率因數(shù)，如下圖1，AC/DC前端電路的主要構(gòu)成部分是由橋式整流器與大容量濾波器所構(gòu)成，該電路在路線峰值時(shí)，其電壓要比濾波電容兩端電壓高很多，整流元件中將流過一定的電流，使就出現(xiàn)輸入電流呈現(xiàn)尖脈沖的勢態(tài)，進(jìn)而產(chǎn)生諧波，降低功率因數(shù)[2]。對于功率因素不同的問題來說，主要是由于電流波形發(fā)生畸變所導(dǎo)致的。

四、通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)及實(shí)施

4.1通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)分析

通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)其主要由三部分構(gòu)成：多脈沖式整流、引入濾波電感、有源式功率因數(shù)校正。其分析如下：

首先，多脈沖式整理技術(shù)具有變壓器特點(diǎn)，是多次不同諧波電流移相所造成的，能夠?qū)⑵娲沃C波消除，在應(yīng)用這種方法的過程中要加強(qiáng)與變壓器負(fù)載的匹配，以便減少對輸入端諧波的應(yīng)用。

其次，濾波電感是在電路整流器和電容之間構(gòu)成串聯(lián)關(guān)系，也可以在交流側(cè)操作，并將諧振濾波器應(yīng)用其中，這樣不僅可以優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)，降低成本，還能強(qiáng)化可靠性，減少電磁干擾。然而，利用該技術(shù)也有一些的缺陷，如其尺寸較大，重量超標(biāo)，難以獲得高功率因數(shù)，同時(shí)，在頻率與負(fù)載等作用下都會(huì)影響電壓工作性能，無論是電感還是電容都會(huì)有所增大，增強(qiáng)放電電流[3]。將濾波電感應(yīng)用到糾正通信電流功率因數(shù)的過程中，還有助于抑制高次諧波，但由于濾波設(shè)備的應(yīng)用，系統(tǒng)阻抗也會(huì)改變現(xiàn)有運(yùn)行情況，若不將調(diào)諧電抗器應(yīng)用其中，就會(huì)讓系統(tǒng)電抗與其并聯(lián)在一起，構(gòu)成并聯(lián)諧振，盡管應(yīng)用該方法較為容易，但要更好的發(fā)揮其應(yīng)有作用，還需要進(jìn)一步改進(jìn)。

最后，有源式功率因數(shù)校正技術(shù)，就是借助有源開關(guān)或AC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)，促使輸入電流與電網(wǎng)電壓處于同一相位，不僅可以使系統(tǒng)整流器與負(fù)載部分聯(lián)系在一起，還會(huì)實(shí)現(xiàn)DC開關(guān)式變換器的轉(zhuǎn)換，且有利于電流式反饋構(gòu)架，保證輸入端電流波形可以與交流端實(shí)現(xiàn)同步發(fā)展。利用該技術(shù)不僅有利于獲得高標(biāo)準(zhǔn)功率因數(shù)，還能有效避免畸變波形的發(fā)生，更好的適應(yīng)較寬電壓的輸入工作，無論是電壓大小還是重量都處于合理范圍內(nèi)，對保證輸出電壓穩(wěn)定具有重要作用。但這種技術(shù)也有一定缺點(diǎn)，如電路構(gòu)造過于簡單，容易發(fā)生故障，投入成本較大，效率較低，使整體的使用壽命難以滿足實(shí)際的需要，對其應(yīng)用范圍起到了嚴(yán)重的限制作用。

4.2具體實(shí)施策略

為校正通信電源功率因數(shù)，在利用通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)過程中，應(yīng)加強(qiáng)與實(shí)際情況的聯(lián)系。通過與乘法器型PFC電路相聯(lián)系得知，對于控制電壓跟隨電路來說，這種方法只要將輸出電壓控制開關(guān)應(yīng)用其中即可，由此而來的轉(zhuǎn)換效率也會(huì)明顯提升。對于功率主回路在與市電網(wǎng)連接的過程中，無論是輸出回路還是控制回路，其主要構(gòu)成部分依然為低壓電子元器件，如圖2，為提高通信電源系統(tǒng)的安全性，就要將電氣隔離應(yīng)用到功率主回路與輸出回路中，既保證了兩者之間存在一定距離，又讓輸出電壓擁有多條輸出道路。在設(shè)計(jì)PWM控制電路的過程中，要保證通信電源電壓穩(wěn)定，就要加強(qiáng)輸出電壓內(nèi)部參數(shù)，注重其與外接負(fù)載的變化，這樣不僅可以控制好電路信號(hào)，還能加強(qiáng)對基準(zhǔn)信號(hào)差值的控制，確保所有輸出的電壓都更加安全穩(wěn)定。

在應(yīng)用有源功率因數(shù)校正方法校正通信電源時(shí)，需加強(qiáng)對通信電源的應(yīng)用，其也是更好的利用有源開關(guān)技術(shù)與AC/ DC技術(shù)，讓輸入電流與電網(wǎng)達(dá)到同一相位。同時(shí)，利用該技術(shù)還可以促進(jìn)整流器與負(fù)載技術(shù)的整合，以便使其接入到 DC開關(guān)變換器中。此外，應(yīng)注重功率開關(guān)管導(dǎo)通的應(yīng)用，以便更好的解決輸入端與輸出端耳朵解耦問題[4]。

對于控制量高低來說，主要受輸出電壓的影響，而不受輸入電壓的影響，如果發(fā)生電壓波動(dòng)，利用導(dǎo)通也不會(huì)影響到輸入電壓，變壓器原邊儲(chǔ)能也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化，以便更好的控制好電壓，防止發(fā)生通信電源功率因數(shù)過低的情況，即便開關(guān)管不再運(yùn)行，也會(huì)控制好電壓波動(dòng)，完成傳輸，這對電源系統(tǒng)的控制與應(yīng)用也有一定好處。

五、結(jié)束語

通過以上研究得知，在校正通信電源功率因數(shù)的過程中，所應(yīng)用的校正技術(shù)應(yīng)注重與實(shí)際情況的聯(lián)系，以轉(zhuǎn)變通信企業(yè)當(dāng)前發(fā)展模式，只有這樣才能促進(jìn)通信企業(yè)與技術(shù)發(fā)展。隨著人們對通信產(chǎn)業(yè)要求的提升，對于功率因數(shù)校正技術(shù)的研究也在增多，在這些校正技術(shù)被應(yīng)用到通信電源功率因數(shù)控制中以后，其穩(wěn)定性也得以明顯提升。

本文聯(lián)系實(shí)際情況研究了一些校正技術(shù)，希望能為相關(guān)人士帶來有效參考，但由于本人學(xué)識(shí)有限，在研究中還有不足，希望可以得知高級專業(yè)人士的指點(diǎn)，完善研究。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]冷春等.通信電源中單相Buck功率因數(shù)校正器的研究.電力系統(tǒng)通信，2016

[2]胡林等.通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)的研究.電子制作，2015

[3]李哲明.基于通信電源功率因數(shù)校正技術(shù)的分析研究.中國新通信，2013

[4]過玉清.開關(guān)電源功率因數(shù)的有源校正技術(shù).集成電路應(yīng)用，2013