高频开关整流器基本原理

整流器（Switching-Mode Rectifier，SMR）可以将交流转换为直流。通常单位功率因数高频整流器包含了AC-DC、DC-DC、DC-AC、AC-DC几个变换过程，从整体来看，可分为AC-DC和DC/DC两大部分，前者实现PFC功能，将交流电转换为直流且保证交流电网输入侧功率因数接近1；后者实现软开关功能，将直流电变换为带隔离的直流电且保证转换效率高 。

SMR 框图和电路原理图如下所示：

从上图可以看出，由于SMR电路的电来自于火线和零线，接地与否不会影响整流桥（AC/DC变换）和DC/DC变换电路（DC/DC变换之间有变压器的话更加没有影响），因此，绝大多数有源站点在没有接地的情况下是能正常供电工作的 。

大规模集成电路技术的迅速进展，使通信设备制造厂家对整个电源系统装置提出了更加小型化和装配紧凑的要求。因而程控电源系统，正由传统的集中供电系统，逐一转为分散式供电系统。这种新的供电系统是一种无电力室的，供电分散在各个电信机房的供电方式，它具有综合投资少，扩容方便，容易维护，耗能小等优点。而分散式供电系统是在高频开关整流技术，免维护铅蓄电池使用技术及微机数字控制技术发展的基础上发展起来的 。

高频开关整流模块是分散供电系统中的重要装置，它可随频率提高而减少体积，重量轻，噪声小且可由模块组合为大容量整流器。开发高频开关整流器，不仅可推动通信电源系统的革新，还可促使功率开关器件，磁性材料、电容材料、及对电路新拓扑和系统控制等电力电子技术的发展 。

与传统整流器相比，高频开关整流器（以ZZG 12型为例）具备以下优点：

(1)取消了传统的工频变压器和电抗器，体积更小、技术指标更高 。

(2)具备稳压限流运行功能。交流输入采用功率因素校正技术，使输入电流接近正弦波，降低低次谐波分量对电网的影响。同时，EMI滤波能够有效防止高频干扰进入交流系统。整流器能以设定的电压值和限流值对电池组充电并带负荷运行。当输出电流大于限流值时，整流器自动进入稳流运行状态；输出电流小于限流值时，整流器自动进入稳压运行状态 。

(3)输出电压程控调整功能。在整流器的程控电压端VP(与输出负母线共地)加-大小可调的直流电压(-10~ 10V)，输出电压将在整流器内部设定的输出电压基准值以“-6.5V/V”（额定输出电压为DC 220V的整流器）或“-4V/V”（额定输出电压为DC 110V的整流器）的斜率改变。例如，在额定输出电压为DC 220V的整流器（出厂时输出电压已整定为DC 230.0V）程控电压端VP加“-2.0V”（相对输出负母线）的直流电压，此时整流器输出电压230.0V (-6.5V/V)

(4)热插拔功能。正在机架上并联工作的多台整流器，不停电状态下可以任意插拔其中-台整流器而不影响其它整流器的正常工作，检查维护更方便 。

(5)保护功能更加完善。当某台整流器处于保护动作状态时，该整流器的均流和外控功能将自动退出而不影响其余整流器的正常均流运行 。

①输入保护。整流器的交流输入电源出现过压、欠压时，整流器将自动停机，当交流输入电源恢复正常后，整流器将自动启动 。

②输出过压保护。整流器的直流输出电压大于规定的直流输出过压保护值时，整流器将停机并重新启动。否则整流器将处于启动-保护-关机-再启动-再保护的循环中。当出现这种现象时，应将该整流器拔出并加以检修 。

③过流保护。整流器过流时会自动保护停机。多台整流器并列运行时，若输出有短路或负载突然加大，整流器可能会出现过流保护，并再启动，工作于限流状态 。

④短路保护。整流器内设有多重限流保护，可承受连续短路而不损坏，可靠性高 。

⑤温度保护。整流器的主要器件温度超过75°C时，整流器将自动停机。温度降至正常后，整流器会自动启动，进入正常运行 。

⑥报警及显示。整流器设有报警指示及故障输出端子，出现故障时会准确显示 。

高频开关电源系统组成如图1所示。市电经交流配电分路进入整流模块，经各整流模块整流得到的直流电通过汇接进入直流配电，分多路提供给通信设备使用；正常情况下，系统运行在并联浮充状态，即整流模块、负载、蓄电池并联工作，整流模块除了给通信设备供电外，还为蓄电池提供浮充电流；当市电断电时，整流模块停止工作，由蓄电池给通信设备供电，维持通信设备的正常工作；市电恢复后，整流模块重新给通信设备供电，并对蓄电池进行充电，补充消耗的电量 。

监控模块采用集中监控的方式对交流配电、直流配电进行管理，同时通过RS485接口（或CAN接口）接收整流模块的运行信息并进行相应的控制。监控模块还可通过RS485、RS232、TCP/IP方式连接本地计算机，并可通过TCP/IP或其它传输资源（如公务信道等）连接监控中心，实现电源系统的集中监控组网；必要时，可选用ZigBee通信模块实现本地无线组网。此外，监控模块还提供USB口用于本地应用软件升级或拷贝告警信息LOG文件 。

本系统的最终应用是作为直流通信电源系统（如组合电源系统、独立的开关电源系统、嵌入式开关电源系统等）的核心子系统来工作的。因此，本系统还具备满足应用要求的并联、遥控、遥信、遥测等功能 。

高频开关整流器监控系统

监控系统是高频开关型整流器的监控中心，监视和协调各整流模块的工作，检测系统的各项参数，处理告警信息，提供人机界面给用户操作，从而控制整个电源系统的运行。监控系统的结构如图2所示。监控系统主要由告警模块、RS485和RS232通信接口以及整流模块内的单片机等组成。告警模块通过RS485通信接口与各个整流模块连接通信，以监控其运行情况。告警模块同时通过RS232通信接口与外设的PC机或终端机相互通信访问，并通过调制解调器实现“三遥” 。

监控系统主要能够实现以下功能

(1)控制高频开关电源系统的正常运行 。

(2)提供人机界面，接受维护人员对高频开关型整流器的控制 。

(3)告警。监控系统连续不断地监视高频开关整流器的运行，一旦发现异常情况，就会产生一系列告警动作 。

(4)对蓄电池实施完善的监控功能 。

(5)自动记录、储存高频开关型整流器的运行信息 。

(6)对整流模块实施完善的监控。①使整流模块按系统设置运行。②负载自动均分；告警模块通过整流模块不断监测系统输出电流，若发现个别整流模块的输出电流与系统中所有整流模块的平均输出电流值相差超过4A，则控制所有输出电流过大的整流模块降低一个单位的输出电压，使该模块输出电流减少；同时控制所有输出电流过小的整流模块提高输出电压一个单位，使该模块输出电流增加。在告警模块的控制下，整流模块之间自动重新分配负载，从而达到均流工作的目的。③输出过压自动关闭。④限制输出电流。⑤整流模块运行状态信息自动储存 。

高频开关整流器通信电源更新改造

在线通信用可控硅整流电源自身电耗高、效率低，使运行成本增加；设备老化陈旧缺配件而难于维修，造成电源安全供电可靠性降低；智能控制功能差影响到蓄电池组的正常使用；当今通信技术的发展对电源设备提出了更高的技术指标及质量要求，经对比技术分析，对在线电源设备实施更新改造，应用技术上先进、安全性、经济性更好的高频开关整流器电源取代相控可控硅整流电源，具有一定现实意义 。

通信电源的性能直接影响到通信与网络的信号质量和可靠性。随着通信技术的发展，对通信电源的要求也越来越高，曾经一统天下的相控可控硅整流电源，由于存在系统效率低，自身能耗高，蓄电池组联机管理功能差，且不易维护等问题，已满足不了现代通信对供电质量和可靠性的要求，逐步被性能更为优良的高频开关整流器电源所取代 。

应用高频开关整流器电源，对提高通信系统及设备的安全供电可靠性是富有成效的，对提高通信质量和信息网络的可靠性起着至关重要的作用，对企业降低消耗、降低生产成本，提高生产经营效益是毋庸置疑的。因此，更新陈旧及存在隐患的电源设备是非常必要的 。

高频开关整流器电解制氟厂房

在电解行业传统生产方式中，以可控硅整流器为主的供配电系统损耗较大，功率因数较低，会在电网生成大量谐波。不仅产生电磁干扰，还降低设备的效率。高频开关电源作为新型电源，通过采用高频变换、脉宽调节控制等先进电力电子技术，在电解行业中应用日趋广泛 。

高频开关电源体积小，附加谐波少，便于维护操作。以高频开关电源为核心的整套工艺供配电系统节约了能源，节约了人力，降低了相关费用的支出，使企业产生了良好的经济效益。高频开关电源做为新一代电解电源，实现了电源系统的绿色化，顺应了国家能源发展趋势，是建设节约型社会的一种应用趋势 。

序

前言

第1章 绪论

第2章 常用功率半导体器件及工作状态

第3章 直流变换器基本电路

第4章 控制电路

第5章 软开关技术

第6章 高频开关整流器

第7章 变换设计

第8章 交流不间断电源

第9章 雷击与电涌防护

第10章 通信电源的数字控制技术

第11章 通信电源和环境的监控

参考文献

本书内容包含：各种基本的直流变换器的特点、原理、计算、驱动、控制、保护；通信用高频开关整流器的实用方案及其发展；单相和三相的功率因数校正；单级变换器；大功率直流变换级中软开关的应用及发展；三电平变换器；电磁元件设计及PSPICE仿真；通信电源的数字控制技术，以及不间断电源、防雷、局站电源系统的监控等相关技术。