将基础直流电源的电压变换成通信设备所需要的各种直流电压的设备是（ ）。
A 、整流设备
B 、逆变器
C 、直流变换器（ DC/DC）
D 、交流不间断电源（UPS）
【正确答案：C】
整流器与DC/DC变换器区别：整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。
整流器（英文：rectifier）是把交流电转换成直流电的装置，可用于供电装置及侦测无线电信号等。整流器可以由真空管，引燃管，固态矽半导体二极管，汞弧等制成。相反，一套把直流电转换成交流电的装置，则称为“逆变器” （inverter）。
在备用UPS中只需要给蓄电池充电，不需要给负载供电，故只有充电机。在双变换UPS中，此装置既为逆变器供电，又给蓄电池充电，故称为整流器/充电机。
整流器是一个整流装置，简单的说就是将交流（AC）转化为直流（DC）的装置。它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）变成直流电(DC)，经滤波后供给负载，或者供给逆变器；第二，给蓄电池提供充电电压。因此，它同时又起到一个充电器的作用。
直流-直流（DC/DC）变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton（通用），二是频率调制。
直流—直流变换器（DC-DC）是一种将直流基础电源转变为其他电压种类的直流变换装置。目前通信设备的直流基础电源电压规定为−48V，由于在通信系统中仍存在−24V（通信设备）及+12V、+5V（集成电路）的工作电源，因此，有必要将−48V基础电源通过直流—直流变换器变换到相应电压种类的直流电源，以供实际使用。
DC/DC变换是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为直流斩波。斩波器的工作方式有两种，一是脉宽调制方式Ts不变，改变ton(通用)，二是频率调制
（1）Buck电路——降压斩波器，其输出平均电压U0小于输入电压Ui，极性相同。
（2）Boost电路——升压斩波器，其输出平均电压U0大于输入电压Ui，极性相同。
（3）Buck－Boost电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电感传输。
（4）Cuk电路——降压或升压斩波器，其输出平均电压U0大于或小于输入电压Ui，极性相反，电容传输。
还有Sepic、Zeta电路。
上述为非隔离型电路，隔离型电路有正激电路、反激电路、半桥电路、全桥电路、推挽电路。
1.直流变换器式开关稳压电源
直流变换器式开关稳压电源主要包括直流变换器和稳压电路两个部分，该稳压电源的核心是直流变换器。直流变换器是将一种直流电压转换为另一种直流电压的变换设备，它是开关电源的一个重要类别。进行直流变换通常可分为几步：逆变器——将直流电压转换为较高频率的交流电压；高频变压器——将高频交流电压转换为所需的交流电压，并且实现不安全的市电与安全的输出电源有效隔离；整流器——将高频交流电压转换为直流电压。下面介绍2种基本的变换电路，这2种功率变换器可以工作在他激状态作功率方波放大器，也可以工作在自激状态作方波振荡器，产生的方波经变压器次级侧整流，将方波变换为所需的直流，它的基本电路是由一个晶体管组成的单端电路。
晶体管直流电压变换器的基本工作原理，是利用晶体管作为高频开关控制直流电源的通断，经过变压器输出，把直流变成交流。如果所需的输出是直流电压，那么，把变压器输出的交流电压再经过整流，就可以得到所需的直流输出电压。在负载对直流电源精度要求不高、且负载变化不大的场合，直流变换器的输出可以直接向负载供电，而不必再另加稳压电路。反之，当负载对直流电源供电要求较高时，通常则需要在电路中加上稳压控制电路，一般是加上前面所介绍的取样电路、基准电源、差分放大器以及脉冲占空比可调的控制电路，即可构成开关稳压器。由于电路中引入了高频变压器的隔离，可以实现输入电压和输出电压之间的直流隔离，即安全工作点与非安全工作点之间的电气绝缘。
单端晶体管直流变换器具有线路简单的特点，它只用一只晶体管、一个变压器以及电容、二极管构成。功率可以做到150W～250W。根据变压器次级侧整流二极管的接法不同，单端变换器可分为反激式和正激式两种。反激式和正激式变换器两者的差别只是整流二极管的接法不同，但其工作原理差别很大。
2. 单端反激式变换器
在单端反激式变换器中，整流二极管的接法使得开关晶体管导通时，二极管截止，这时电源输入的能量以磁能的形式储存于变压器中；在晶体管截止期间，二极管导通，变压器中储存的能量传输给负载，因此，单端反激式变换器也称为电感储能式变换器。不过这里用变压器，而不是单个电感。单端反激式变换器电路如图2所示。
当开关晶体管V的基极被输入脉冲驱动而导通时，输入电压Ui便加到变压器T的初级绕组N1上，由于变压器T对应端的极性，次级绕组N2的极性为下正上负，二极管D截止, 次级绕组N2中没有电流流过。当V截止时， N2绕组的电压极性为下负上正，二极管D导通，此时V导通期间储存在变压器中的能量便通过二极管D向负载释放。在工作过程中变压器一方面起了电感储能电感的作用，另一方面也起了变压器的作用。由上分析可知，单端反激式变换器与前面介绍的并联开关稳压器的工作原理相似，因此输出电压为
Uo ＝ Ui
设占空比δ＝ ton／T，可以得到Uo ＝ Ui
+U i DL
• +
n1
V n2 C Uo
•
图2-2 单端反激式变换器电路
3.单端正激式变换器
在单端正激式变换器中，整流二极管的接法是在开关晶体管导通时，经过变压器耦合，能量通过导通的二极管传输给负载，而在晶体管截止期间，二极管也截止。
图2-3是带有回授绕组N3和箝位二极管D3的单端正激式变换器。单端正激式变换器是从串联开关变换器演变得到的，其导电过程与反激式变换器正好相反，却与串联开关变换器完全相同，不同之处这里增加了一个变压器。在V 导通时，由变压器T的对应端和二极管D1的接法决定了此期间D1导通，输入电压经变压器耦合向负载传输能量，此时滤波电感L储能；V截止期间，电感L中产生的感应电动势使续流二极管D2导通，电感L中储存的能量通过续流二极管D2向负载释放，因此单端正激式变换器输出电压为
Uo ＝ Ui＝ δUi
+ U i D1 L
n1 + Uo
• •
D3 n3 n2 D2
•
V
图2-3 带有回授绕组和箝位二极管的单端正激式变换器
即输出电压仅决定于电源电压、变压器的匝数比和占空比，而与负载电阻无关。
此外，由于变压器线圈存在电感，当V导通时，电感中也储存能量；当V截止时，次级侧二极管D1截止，储存于变压器中的磁场能量必须通过一定的途径释放出来，否则将在线圈的两端产生过电压。比较常见的方法就是如图2－9所示的加设回授绕组N3和箝位二极管D3，通常取N3＝N1，这样当绕组N1上的感应电压超过电源电压时，二极管D3导通，将磁能送回电源中。这就将绕组N1上的反峰电压限制在电源电压上，因此V的集－射间的电压被限制在两倍电源电压上。
释放变压器电感中储能（又称祛磁）的方法还可以有很多，如在初级绕组N1两端并联电阻，或者并联电容和电阻串联网络等以吸收反峰电压所产生的能量。
单端正激式变换器同单端反激式变换器一样，变压器中磁通只工作在B－H曲线的一侧，因此也必须遵循磁通复位的原则，磁芯常用EE、EI、EC等型号的铁氧体材料，磁芯要有一定尺寸的空气隙，以免磁芯饱和。
电力电子技术在电力系统中的应用
随着计算机技术进步，现代控制技术为人类的生产、生活提供了强大的技术支持，新的材料和结构器件又反过来促进了电力电子技术发展，并在社会中得到广泛的应用。在电力系统中，应用电力电子技术也取得了很大进展。电子电子技术是电子技术的主要内容之一，除了电子电子技术，还有信息电子技术。现代电子技术主要是用电子器件进行设计的，以电子学原理为基础，进而制造一些特定功能的电路，可以为解决实际问题提供科学的依据的一项高科技电子技术。该项技术主要应用在电力领域，是以功率半导体器件、电路技术、现代控制等技术为支撑的技术平台新技术，主要是建立在电工原理学科、电子学等学科的理论基础上。
电力电子技术的发展
电力电子技术智能化的飞速发展：主要是可以将电子信息和器具的功率处理合二为一，将微电子技术和电力电子技术能够进行一体化。很多人指出：工业设备领域和电网领域是电子学下一步的重要应用范畴，该技术可以将人类带到第二次电子革命的前沿。
电力电子技术的应用
在发电环节中的应用
在电力系统中，包括发电环节在内的多种设备，是将来应用该技术的主要环节，主要是进行改善和应用这些设备。
(1)大型发电机的静止励磁具有安全性高、结构简单和成本廉价等优点，其控制静止励磁是采用的闸管整流并自励方式，此方式在各行业的大电力系统得到广泛采用。因为励磁机的中间惯性部分被去掉了，所以具备快速性调节性能，可以产生良好控制效果和充分发挥其性能。
(2)风力和水力发电机的变速恒频励磁。用水力进行发电的有效功率基本是由水头压力和流量决定的。在水头变化较大时，机组最优的转速也会跟着发生变化。风力发电的有效功率主要是和风速的三次方有关系，是正比关系，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。要使机组变速运行，取得最大的有效功率，可以通过改变转子励磁电流的频率，使其与转子转速、输出的频率恒定。该应用的核心技术主要是变频电源。
在节电方面的应用
(1)变负荷电动机调速运行。电动机节电主要是表现在两个方面：一个是电动机本身挖掘节电潜力另一个是通过变负荷电动机的调速技术。只有将二者结合起来，才使得电动机节电方面变得较完善。交流调速目前在矿山和冶金等行业的电力系统中应用较为广泛。
(2)减少无功损耗，提高功率因数。在电气设备中，其器具包括变压器在内的主要设备都是属于感性负载。他们在运行时，不但消耗电气设备的有功功率，还消耗它的无功功率。无功电源和有功电源是一样的，是用来保证电能质量的重要环节。所以，当电气设备中的无用功的容量比较小时，应该增装无功补偿设备，从而使得设备功率因数得到很大的提高。
在输电环节中的应用
(1)通信用高频开关电源。通信业的`进步和飞速发展，在很大程度上推动了通信电源的高速发展。在通信技术中，一次电源通常为整流器，而二次电源为直流—直流变换器。在通信设备中，电源电压不同，集成电路的种类也多因此，在通信供电系统中，从中间母线电压，将变换成所需的各种各样的直流电压，这样才可以减小损耗，能较为方便的增加和安装设备。
(2)直流-直流(DC/DC)变换器。DC/DC变换器是一个将固定的直流电压转换成可以变动的直流电压，在地铁列车和无轨电车无级变速的控制上该技术已经成功的应用了，同时使上述控制获得加速平稳、快速响应的性能。将直流斩波器用来代替变阻器，可以节约电能达到30%左右，效果很好。直流斩波器不仅可以起到能够调节电压的作用(如开关电源)，而且还可以对电网侧谐波电流噪声进行有效地控制和抑制，使调节和控制效果取得了明显的进步。
(3)直流输电技术。直流输电、轻型直流输电技术具有很多优点：有较大的输电容量，能灵活的进行调节和控制，并且稳定性能极好等。同时，电压直流输电所具有的的独特优势是：可以利用海底电缆输电并能进行远距离输电还可以将不同频率系统进行联网。在上个世纪七十年代，电力电子技术正式应用在直流输电上，起源于世界上第一个晶闸管换流器的诞生。从那往后，在生产实践中所用到的直流输电工程基本上都是用的晶闸管换流阀。
在配电环节中的应用
目前，能否进行可靠性供电，到底如何进行加强和提高电能质量，是现在配电系统中所需要迫切解决的问题，要抑制各种瞬态的波动和干扰才可以使电能质量得到控制，同时还要满足频率和谐波以及电压的不对称度的要求。用户电力技术(DFACTS)是在柔性交流输电技术(FACTS)的各项技术成熟以后，在此基础上发展起来的，并能对电能质量进行控制的一项新技术它是现代控制技术和电力电子技术在配电系统中的主要应用。由于DFACTS设备其原理、结构、功能与FACTS比较相似，根据市场的需求，其使用范围会逐渐广泛，再加上电力电子器件价格越来越廉价，可以预计DFACTS设备产品将快速进入一个高速发展的阶段。
改造传统产业和发展机电一体化等新兴产业
根据世界上较为发达的国家进行的预测和判断，今后将有百分之九十以上的电能需要利用电力电子技术进行处理之后，才可以进行使用。电力电子技术与百分之九十五的现代的工业以及各种民用的机电设备有很大的关系。特别指出的是，电力电子技术是一个用弱电来控制强电的载体，同样也是计算机技术与机电设备之间进行接口的重要瓶颈。该技术可以为传统产业和新兴产业将来采用微电子技术创造有利的条件和强大的技术支持，还可以为将来充分发挥计算机技术的优势奠定强有力的技术条件和基础。
结论
通过以上介绍可以知道，电力系统是电力电子技术主要应用的一个方向。在已有研究成果的基础上，使得该技术应用和运行投入逐渐加大。只有在不断改善该技术应用经济性的情况下，才有可能在电力系统中大规模推广这项技术，大幅度提高电力系统的稳定水平，从而产生巨大的经济效益和社会效益。
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