एक टेलीकॉम रेक्टिफायर 48V सिस्टम - जिसे a भी कहा जाता हैदूरसंचार डीसी बिजली प्रणालीया -48 वी डीसी पावर प्लांट - एक एसी-टू-डीसी बिजली रूपांतरण प्रणाली है जो यूटिलिटी एसी मेन को एक विनियमित -48 वी डीसी बस में बेस-स्टेशन रेडियो, बेसबैंड इकाइयों, स्विच और राउटर जैसे दूरसंचार उपकरणों को बिजली देने के लिए परिवर्तित करती है, साथ ही एक बैकअप बैटरी बैंक को चार्ज करती है जो ग्रिड विफल होने पर निर्बाध रूप से काम करता है।
प्रत्येक टेलीफोन कॉल, टेक्स्ट संदेश और मोबाइल डेटा सत्र डीसी पावर पर निर्भर करता है। टेलीकॉम उपकरण डीसी पर चलते हैं, ग्रिड एसी प्रदान करता है, और बैटरी को चार्ज रहना चाहिए - 48V टेलीकॉम रेक्टिफायर बीच में उपकरण है जो तीनों को एक साथ काम करता है।
एक नज़र में, एक आधुनिक टेलीकॉम रेक्टिफायर 48V सिस्टम चार कार्य करता है:
एसी को डीसी में परिवर्तित करता है - उच्च-आवृत्ति स्विच-मोड रेक्टिफायर मॉड्यूल मुख्य एसी (आमतौर पर 80-300 वीएसी इनपुट रेंज) को स्थिर -48 वी डीसी आउटपुट में बदल देता है।
बस को नियंत्रित करता है - आउटपुट वोल्टेज को सामान्य रूप से लोड विविधताओं के बीच लगभग -53.5 V के बैटरी फ्लोट स्तर पर रखा जाता है।
बैटरी को चार्ज करता है - पावर लोड करते समय, सिस्टम बैकअप बैटरी बैंक को फ़्लोट या बूस्ट-चार्ज करता है।
ग्रिड विफलता को संभालता है - क्योंकि बैटरी सीधे डीसी बस पर बैठती है, यह शून्य स्थानांतरण समय के साथ काम संभालती है; मेन के वापस आने पर रेक्टिफायर फिर से चार्ज करना शुरू कर देते हैं।
48V टेलीकॉम रेक्टिफायर सिस्टम -48 V DC का उपयोग क्यों करते हैं
दूरसंचार नेटवर्क को एक सदी से भी अधिक समय पहले -48 वी डीसी पर मानकीकृत किया गया था, और तब से यह मानक प्रौद्योगिकी की हर पीढ़ी तक जीवित रहा है। तीन कारण इसकी व्याख्या करते हैं।
2.1 वोल्टेज और बैटरी का ऐतिहासिक संतुलन
प्रारंभिक टेलीफोन एक्सचेंज स्थानीय बैटरी बैंकों से डीसी पर चलते थे। 48 वी ने व्यावहारिक संतुलन को प्रभावित किया: स्वीकार्य वोल्टेज ड्रॉप और छोटे-गेज तार के साथ लंबे समय तक चलने वाले तांबे पर बिजली ले जाने के लिए पर्याप्त उच्च, लोगों और उपकरणों के आसपास सुरक्षित रहने के लिए पर्याप्त कम, और स्वाभाविक रूप से बैटरी रसायन विज्ञान से मेल खाता है - श्रृंखला में चार 12 वी लीड-एसिड बैटरी (या 24 दो-वोल्ट सेल) बिल्कुल 48 वी नाममात्र बैंक देते हैं।
2.2 नकारात्मक ध्रुवता संक्षारण को रोकती है
नकारात्मक संकेत कॉस्मेटिक नहीं है. −48 V प्रणाली में धनात्मक टर्मिनल को ग्राउंड किया जाता है। प्रारंभिक नकारात्मक-ग्राउंड सिस्टम को गंभीर इलेक्ट्रोलाइटिक क्षरण का सामना करने के बाद इसे अपनाया गया था: सकारात्मक रूप से पक्षपाती तांबे के कंडक्टरों पर नमी ने इलेक्ट्रोकेमिकल कोशिकाओं का निर्माण किया जो तांबे को खा गए। सकारात्मक पक्ष को ग्राउंड करने से कैथोडिक सुरक्षा मिलती है जो उस जंग को दबा देती है, जिससे केबलों और उपकरणों का जीवन बढ़ जाता है।
2.3 ईटीएसआई द्वारा मानकीकृत - और अभी भी 5जी बेसलाइन
-48 वी डीसी इंटरफ़ेस को ईटीएसआई ईएन 300 132-2 ("आईसीटी उपकरण के इनपुट पर बिजली आपूर्ति इंटरफ़ेस - भाग 2: -48 वी डायरेक्ट करंट") में औपचारिक रूप दिया गया है, जो वोल्टेज लिफ़ाफ़े को परिभाषित करता है जिसे दूरसंचार उपकरण को सहन करना होगा - आमतौर पर ऑपरेटिंग रेंज में 36-72 वी डीसी। लीगेसी +24 वी सिस्टम अभी भी कुछ क्षेत्रों में मौजूद हैं, और +240 वी एचवीडीसी का उपयोग डेटा केंद्रों में किया जाता है, लेकिन −48 V दुनिया भर में मोबाइल एक्सेस नेटवर्क के लिए आधार रेखा बनी हुई है।
टेलीकॉम रेक्टिफायर 48V सिस्टम आर्किटेक्चर
विक्रेता या आकार की परवाह किए बिना, aटेलीकॉम रेक्टिफायर 48V सिस्टमइसे तीन परतों में व्यवस्थित किया गया है जो सभी एक −48 V DC बस में एकत्रित होती हैं।
बिजली उत्पादन परत - ऊर्जा इनपुट: उपयोगिता एसी, बैकअप जनरेटर और, तेजी से, ऑफ-ग्रिड साइटों पर सौर पीवी।
पावर रूपांतरण परत - रेक्टिफायर मॉड्यूल (और हाइब्रिड साइटों पर एमपीपीटी नियंत्रक) जो बुद्धिमान निगरानी के तहत वोल्टेज को परिवर्तित और नियंत्रित करते हैं।
बिजली वितरण परत - डीसी बस, बैटरी बैंक और संरक्षित फीडर जो भार तक बिजली पहुंचाते हैं।
48V टेलीकॉम रेक्टिफायर कैसे काम करता है, चरण दर चरण
रूपांतरण परत के अंदर, प्रत्येक रेक्टिफायर मॉड्यूल एक उच्च-आवृत्ति स्विच-मोड बिजली आपूर्ति (एसएमपीएस) है। सभी विक्रेताओं के लिए रूपांतरण पथ समान है:
1.एसी इनपुट और सुरक्षा। मेन्स सर्ज अरेस्टर, लाइटनिंग प्रोटेक्शन और सर्किट ब्रेकर के माध्यम से प्रवेश करता है जो पावर प्लांट को ग्रिड दोषों से अलग करता है।
2.ईएमआई फ़िल्टरिंग और सुधार। एक लाइन फिल्टर संचालित शोर को हटा देता है, फिर एक पावर-फैक्टर-करेक्शन (पीएफसी) चरण एसी को ठीक करता है और इसे ~400 वी डीसी लिंक तक बढ़ा देता है, आमतौर पर पावर फैक्टर को ≥0.99 पर रखता है।
3.पृथक डीसी-डीसी रूपांतरण। उच्च-आवृत्ति स्विचिंग (गुंजयमान एलएलसी या चरण-स्थानांतरित पूर्ण-पुल टोपोलॉजी) गैल्वेनिक अलगाव के लिए एक ट्रांसफार्मर के माध्यम से डीसी लिंक को काट देता है, फिर सिंक्रोनस रेक्टिफिकेशन (डायोड की जगह एमओएसएफईटी) इसे न्यूनतम नुकसान के साथ परिवर्तित कर देता है।
4. −48 V तक विनियमन। मॉड्यूल अपने आउटपुट को सिस्टम सेटपॉइंट पर नियंत्रित करता है - आम तौर पर लगभग −53.5 V का बैटरी फ्लोट वोल्टेज - और चार्जिंग व्यवस्था का समर्थन करने के लिए आमतौर पर लगभग −42 से −58 V तक समायोज्य होता है।
5.समानान्तरीकरण और लोड साझाकरण। एकाधिक मॉड्यूल सक्रिय वर्तमान साझाकरण के माध्यम से लोड साझा करते हैं; आउटपुट ओरिंग डायोड बस को बाधित किए बिना एक मॉड्यूल को जोड़ने या बदलने देते हैं।
6.बैटरी प्रबंधन। मेन मौजूद होने पर, सिस्टम बैटरियों को फ्लोट-या बूस्ट-चार्ज करता है और उनकी स्थिति की निगरानी करता है। जब मेन विफल हो जाता है, तो बैटरी निर्बाध रूप से शक्ति स्रोत बन जाती है; जब मेन वापस आता है, तो रेक्टिफायर फिर से शुरू हो जाते हैं और बैंक को रिचार्ज कर देते हैं।
7.पर्यवेक्षण. एक मॉनिटरिंग नियंत्रक वोल्टेज, करंट, तापमान और अलार्म को ट्रैक करता है, और उन्हें आरएस485, मोडबस, एसएनएमपी या ईथरनेट पर दूर से प्रदर्शित करता है।
क्योंकि प्रत्येक रेक्टिफायर मॉड्यूल समानांतर में समान रूपांतरण करता है, सिस्टम आंतरिक रूप से मॉड्यूलर होता है: मॉड्यूल जोड़ने से क्षमता बढ़ती है, और अतिरेक जोड़ने से विश्वसनीयता बढ़ती है।
48V के प्रमुख घटकटेलीकॉम रेक्टिफायर सिस्टम
रेक्टिफायर मॉड्यूल - एसी→डीसी स्वयं कन्वर्टर्स। हॉट-स्वैपेबल, आमतौर पर 1यू रैक-माउंट इकाइयां लगभग 2.2 किलोवाट की होती हैं, जिन्हें एन+1 या एन+एम व्यवस्था में तैनात किया जाता है।
निगरानी/नियंत्रण इकाई - "मस्तिष्क": बस वोल्टेज और करंट को मापता है, बैटरी चार्जिंग का प्रबंधन करता है, अलार्म बजाता है, और मानक इंटरफेस पर नेटवर्क संचालन केंद्रों को रिपोर्ट करता है।
बैटरी बैंक - VRLA या लिथियम-आयन (BMS के साथ LiFePO₄) स्ट्रिंग सीधे DC बस से जुड़े होते हैं, आवश्यक बैकअप स्वायत्तता के लिए आकार में।
डीसी वितरण - प्रत्येक लोड को खिलाने वाले ब्रेकर या फ़्यूज़, साथ ही लो-वोल्टेज डिस्कनेक्ट (एलवीडी/बीएलवीडी) तर्क जो बैटरी को गहरे डिस्चार्ज से बचाने के लिए लोड को शेड करता है।
एसी इनपुट इकाई - मेन, जनरेटर और वैकल्पिक सौर इनपुट के लिए सुरक्षा और स्विचिंग - बिजली संयंत्र का सामने का दरवाजा।
बैटरी चार्जर पथ - एक अलग बॉक्स नहीं: चार्जिंग रेक्टिफायर मॉड्यूल और नियंत्रक का एक कार्य है जो साझा बस पर एक साथ काम करता है।
टेलीकॉम रेक्टिफायर 48V: एक नज़र में मुख्य विशिष्टताएँ
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पैरामीटर |
विशिष्ट मूल्य |
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नाममात्र डीसी आउटपुट |
−48 वी डीसी |
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आउटपुट समायोजन रेंज |
≈ −42 से −58 वी (फ्लोट/बूस्ट चार्जिंग)[5] |
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उपकरण इनपुट रेंज |
36-72 वी डीसी (ईटीएसआई एन 300 132-2)[3][4] |
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एसी इनपुट रेंज |
80-300 वीएसी (विस्तृत श्रेणी के डिज़ाइन)[10] |
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क्षमता |
96-98% विशिष्ट (आधुनिक); >98% ने प्रयोगशाला स्थितियों में SiC/GaN के लिए रिपोर्ट की[2][12] |
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ऊर्जा घटक |
≥ 0.99 पीएफसी के साथ[10] |
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फालतूपन |
एन+1 या एन+एम, हॉट-स्वैपेबल मॉड्यूल[10] |
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पर्यवेक्षण इंटरफ़ेस |
आरएस485, मोडबस, एसएनएमपी, ईथरनेट[16] |
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बैटरी सुरक्षा |
एलवीडी/बीएलवीडी लो-वोल्टेज डिस्कनेक्ट[11] |
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मॉड्यूल रेटिंग |
≈ 2.2 किलोवाट प्रति 1यू मॉड्यूल (सामान्य)[10] |
आधुनिक 48V टेलीकॉम रेक्टीफायर्स की दक्षता
रूपांतरण हानि का प्रत्येक प्रतिशत बिंदु ऊष्मा बन जाता है, और प्रत्येक वाट ऊष्मा को हटाने के लिए अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है - साथ ही ऑफ-ग्रिड साइटों पर बड़ी अलमारियाँ और अधिक डीजल। इसलिए दक्षता आधुनिक दूरसंचार ऊर्जा में सबसे ज्यादा देखी जाने वाली विशिष्टता है।
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प्रौद्योगिकी पीढ़ी |
विशिष्ट दक्षता |
टिप्पणियाँ |
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लीगेसी सिलिकॉन एसएमपीएस |
≈ 92-95% |
पुराने 20 किलोहर्ट्ज़-श्रेणी के सिलिकॉन डिज़ाइन[12] |
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आधुनिक उच्च दक्षता |
> 96% |
वर्तमान मुख्यधारा स्विच-मोड रेक्टिफायर[2] |
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वाइड-बैंडगैप (SiC / GaN) |
> 98% (प्रयोगशाला) |
100 किलोहर्ट्ज़+ स्विचिंग, छोटा मैग्नेटिक्स, कम नुकसान[12] |
विश्वसनीयता: एन+1 अतिरेक और हॉट-स्वैप
दूरसंचार उपलब्धता लक्ष्य - "फाइव नाइन" (99.999%) और उससे आगे - बिजली विफलता के लिए लगभग कोई जगह नहीं छोड़ते हैं। रेक्टिफायर प्रणाली इसे भाग्य के बजाय वास्तुकला के माध्यम से प्राप्त करती है:
एन+1/एन+एम अतिरेक। सिस्टम का आकार पूर्ण लोड की आवश्यकता से अधिक एक (या अधिक) रेक्टिफायर मॉड्यूल के साथ होता है। कोई भी एकल मॉड्यूल शेष मॉड्यूल के बिना वोल्टेज में कमी देखे बिना भी विफल हो सकता है।
डाउनटाइम के बिना हॉट-स्वैप। ओरिंग डायोड और सक्रिय लोड शेयरिंग के लिए धन्यवाद, एक असफल मॉड्यूल को अनप्लग कर दिया जाता है और बस के लाइव रहने के दौरान बदल दिया जाता है - रखरखाव के लिए अब रखरखाव विंडो के साथ साइट विजिट की आवश्यकता नहीं होती है।
बैटरी राइड-थ्रू। बस में बैटरी के साथ, यहां तक कि पूरी तरह से मेन विफलता या पूर्ण रेक्टिफायर आउटेज को भी संग्रहीत ऊर्जा द्वारा तुरंत पूरा किया जाता है।
बैटरी सुरक्षा. लो-वोल्टेज डिस्कनेक्ट लॉजिक (एलवीडी/बीएलवीडी) एक निर्धारित सीमा पर लोड को डिस्कनेक्ट या शेड कर देता है ताकि बैटरियां कभी भी नष्ट होने के लिए गहराई तक डिस्चार्ज न हों।
कैरियर-ग्रेड डिज़ाइन. रेक्टिफायर मॉड्यूल को अनावश्यक पंखे, विस्तृत इनपुट सहनशीलता और व्यापक अलार्म कवरेज के साथ उच्च एमटीबीएफ के लिए इंजीनियर किया जाता है - विशिष्ट सिस्टम मॉनिटरिंग नियंत्रक के लिए दर्जनों अलार्म स्थितियों को उजागर करते हैं।
आकार देने के लिए अंगूठे का नियम: अधिकतम स्थिर-स्थिति लोड की गणना करें, बैटरी-चार्जिंग मांग जोड़ें, मॉड्यूल रेटिंग से विभाजित करें, राउंड अप करें, फिर कम से कम एक अतिरिक्त मॉड्यूल जोड़ें - यह एन + 1 कॉन्फ़िगरेशन है जो अधिकांश ऑपरेटर तैनात करते हैं।
कहाँ48V टेलीकॉम रेक्टिफायर सिस्टमउपयोग किया जाता है
मैक्रो बेस स्टेशन - प्रत्येक सेल टावर या रूफटॉप साइट अपने रेडियो (आरआरयू/एएयू), बेसबैंड यूनिट (बीबीयू) और बैकहॉल को स्वायत्तता के घंटों के लिए बैटरी आकार के साथ -48 वी रेक्टिफायर प्लांट पर चलाती है।
छोटे सेल और 5G साइटें - सघन, कम-शक्ति परिनियोजन जो अभी भी समान उपलब्धता की मांग करते हैं - अक्सर सीमित स्थान वाले अलमारियाँ में, उच्च दक्षता, उच्च-घनत्व मॉड्यूल का पक्ष लेते हैं।
केंद्रीय कार्यालय और एक्सचेंज - बड़े मल्टी-रैक बिजली संयंत्र एक सामान्य -48 वी बस से हजारों लाइन कार्ड और स्विच को आपूर्ति करते हैं।
केबल हेडएंड और डीएएस - वितरित एंटीना सिस्टम और केबल नेटवर्क क्षेत्र में सक्रिय इलेक्ट्रॉनिक्स को बिजली देने के लिए समान डीसी आर्किटेक्चर का उपयोग करते हैं।
ऑफ-ग्रिड और हाइब्रिड साइटें - सौर-पीवी प्लस रेक्टिफायर प्लस बैटरी टोपोलॉजी डीजल की खपत में कटौती करती हैं; रेक्टिफायर उपलब्ध होने पर भी ग्रिड/जनरेटर इंटरऑपरेबिलिटी की गारंटी देता है।
एज और डेटा सेंटर - डेटा-सेंटर वेरिएंट समान मॉड्यूलर डीसी दर्शन को +240 वी एचवीडीसी तक धकेलते हैं, लेकिन रेक्टिफायर + बैटरी-ऑन-बस सिद्धांत समान है।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्नों
प्रश्न: टेलीकॉम रेक्टिफायर सिस्टम और यूपीएस के बीच क्या अंतर है?
यूपीएस एसी प्रदान करता है: बैटरी एक इन्वर्टर के पीछे बैठती है जिसे मेन फेल होने पर स्विच करना पड़ता है। एक 48V टेलीकॉम रेक्टिफायर सिस्टम सीधे DC वितरित करता है: रेक्टिफायर मॉड्यूल -48 V बस को फीड करता है, और बैटरी बैंक सीधे उसी बस से जुड़ा होता है। क्रिटिकल पथ में कोई इन्वर्टर नहीं है और कोई ट्रांसफर स्विच नहीं है - बैटरी शून्य स्विचिंग समय के साथ कार्यभार संभाल लेती है।
प्रश्न: टेलीकॉम पावर −48 V DC क्यों है, +48 V या 24 V क्यों नहीं?
48 V सुरक्षा, केबल गेज और बैटरी रसायन विज्ञान (श्रृंखला में चार 12 V सेल) को संतुलित करता है, और ग्राउंडेड पॉजिटिव टर्मिनल के साथ नकारात्मक ध्रुवता कैथोडिक सुरक्षा प्रदान करती है जो कंडक्टरों के इलेक्ट्रोलाइटिक क्षरण को दबा देती है। इंटरफ़ेस को ETSI EN 300 132-2 द्वारा मानकीकृत किया गया है, उपकरण आमतौर पर 36-72 V DC स्वीकार करते हैं।
प्रश्न: रेक्टिफायर सिस्टम में N+1 रिडंडेंसी का क्या मतलब है?
सिस्टम का आकार पूर्ण भार वहन करने के लिए आवश्यक संख्या से एक रेक्टिफायर मॉड्यूल से अधिक है। यदि कोई मॉड्यूल विफल हो जाता है, तो बाकी बस को ऊपर रखते हैं जबकि विफल मॉड्यूल को हॉट-स्वैप किया जाता है - डाउनटाइम के बिना रखरखाव।
प्रश्न: टेलीकॉम रेक्टिफायर किस वोल्टेज को आउटपुट करता है?
नाममात्र आउटपुट -48 V DC है। सामान्य ऑपरेशन के दौरान आउटपुट को लगभग -53.5 V के बैटरी फ्लोट वोल्टेज पर रखा जाता है, और विभिन्न चार्जिंग व्यवस्थाओं का समर्थन करने के लिए मॉड्यूल आमतौर पर लगभग -42 से -58 V तक समायोज्य होते हैं।
प्रश्न: आधुनिक टेलीकॉम रेक्टिफायर कितने कुशल हैं?
आधुनिक उच्च-आवृत्ति स्विच-मोड रेक्टिफायर आमतौर पर 96% से अधिक दक्षता रखते हैं, और वाइड-बैंडगैप (SiC/GaN) डिज़ाइन प्रयोगशाला स्थितियों में 98% से ऊपर रिपोर्ट किए गए हैं - जबकि पुराने सिलिकॉन डिज़ाइनों के लिए यह लगभग 92-95% है।
