System wyprostowania telekomunikacyjnego 48V system zasilania prądem stałym telekomunikacyjnymlub elektrownia prądu stałego o napięciu −48 V jest systemem konwersji mocy prądu stałego z prądu przemiennego do prądu stałego, który przekształca sieć prądu przemiennego użytkownika w regulowany bus prądu stałego o napięciu −48 V, aby zasilany sprzęt telekomunikacyjny, taki jak radio stacji bazowej,jednostki pasma bazowego, przełączników i routerów, jednocześnie ładując rezerwowy akumulator, który bezproblemowo przejmuje działanie w przypadku awarii sieci.
Każda rozmowa telefoniczna, wiadomość tekstowa i sesja danych mobilnych zależy od zasilania prądem stałym.A baterie muszą pozostać naładowane. 48-woltowy korektor telekomunikacyjny jest urządzeniem pośrodku, które sprawia, że wszystkie trzy działają razem..
Na pierwszy rzut oka, nowoczesny system naprawczy telekomunikacyjny 48V wykonuje cztery zadania:
Konwersja prądu przemiennego w prądu stałego ‡ moduły wyprostowawców wysokiej częstotliwości w trybie przełącznika przekształcają prąd stały (zwykle w zakresie wejściowym 80~300 VAC) w stabilny wyjście prądu stałego o napięciu −48 V.
Reguluje napięcie wyjściowe przy prędkości -53,5 V, przy różnych obciążeniach.
Ładuje baterię podczas zasilania ładunków, system pływający lub zwiększający ładuje rezerwowy bank baterii.
Obsługuje awarię sieci ponieważ bateria znajduje się bezpośrednio na pociągu prądu stałego, przejmuje z zerowym czasem transferu; prostowarzyszacze wznowiają ładowanie, gdy sieć sieciowa powraca.
Dlaczego systemy naprawcze telekomunikacyjne 48 V używają -48 V prądu stałego?
Sieci telekomunikacyjne standaryzowane na -48 V prądu stałego ponad sto lat temu, a standard przetrwał każde pokolenie technologii od tego czasu.
2.1 Historyczny bilans napięcia i akumulatorów
Wczesne centra telefoniczne korzystały z prądu stałego z lokalnych baterii. 48 V osiągnęło praktyczną równowagę: wystarczająco wysokie, aby przenosić moc przez długie biegi miedzi z akceptowalnym spadkiem napięcia i drutem mniejszego rozmiaru,wystarczająco niski, aby być bezpiecznym w pobliżu ludzi i sprzętu, a naturalnie dopasowane do chemii akumulatorów, cztery akumulatory ołowiano-kwasowe o mocy 12 V (lub 24 ogniwa dwovoltowe) w serii dają dokładnie 48 V nominalnego banku.
2.2 Polaryzacja ujemna zapobiega korozji
Pozytywny terminal jest uziemiony w układzie o napięciu -48 V. Został on przyjęty po tym, jak wczesne układy o ułożeniu ujemnym do ziemi doświadczyły poważnej korozji elektrolitycznej:wilgoć na pozytywnie stronniczych przewodnikach miedzi powstały elektrochemiczne komórki, które zjadły miedźUziemienie pozytywnej strony zapewnia ochronę katodową, która tłumi korozję, wydłużając żywotność kabli i sprzętu.
2.3 Standaryzowane przez ETSI
Interfejs -48 V prądu stałego jest sformalizowany w standardzie ETSI EN 300 132-2 (~Interfejs zasilania na wejściu do urządzeń ICT ~ Część 2: −48 V prądu stałego ),określający zakres napięcia, który urządzenia telekomunikacyjne muszą tolerować W niektórych regionach nadal istnieją systemy legacyjne o napięciu +24 V, a HVDC o napięciu +240 V jest stosowany w centrach danych, ale -48 V pozostaje podstawą dla sieci dostępu mobilnego na całym świecie.
Architektura systemu telekomunikacyjnego 48V
Niezależnie od sprzedawcy lub wielkości,system wyprostowania telekomunikacyjnego 48Vjest zorganizowany na trzy warstwy, które wszystkie zbiegają się na jednej łączce prądu stałego o napięciu −48 V.
Warstwa wytwarzania energii
Warstwa konwersji mocy
Warstwa dystrybucji energii bus prądu stałego, akumulator i zabezpieczone zasilacze dostarczające energię do obciążeń.
Jak działa 48-woltowy korektor telekomunikacyjny
Wewnątrz warstwy konwersji każdy moduł prostownika jest wysokiej częstotliwości zasilania w trybie przełączonym (SMPS).
1Wchodzenie i ochrona prądu stacjonarnego.
2filtrowanie i korektacja.EMI. Filtr linii usuwa dźwięk przewodzący, a następnie etap korekty czynnika mocy (PFC) koryguje prąd prądowy i zwiększa go do łącza ~ 400 V prądu stałego,często utrzymujący współczynnik mocy ≥0.99.
3.Izolowana konwersja DC ∆DC. Komutacja wysokiej częstotliwości (resonantna LLC lub topologia pełnego mostu z przesunięciem fazowym) przecina połączenie prądu stałego przez transformator w celu izolacji galwanicznej,Następnie synchroniczna korekcja (MOSFET zastępujące diody) przekształca go w dół z minimalną stratą.
4.Regulacja do −48 V. Moduł reguluje swoją moc wyjściową do punktu ustawienia systemu, zwykle napięcia pływającego baterii około −53.5 V ¢ i jest zazwyczaj regulowany w zakresie od -42 do -58 V w celu wspierania systemów ładowania.
5.Równoległe działanie i dzielenie się obciążeniem. Wiele modułów dzieli się obciążeniem poprzez dzielenie się prądem aktywnym; diody wyjściowe ORing pozwalają na dodanie lub wymianę modułu bez przerywania trasy.
6Zarządzanie baterią. Przy obecności sieci elektrycznej system ładuje baterie na płycie lub zwiększając prędkość i monitoruje ich stan.gdy przywróci się zasilanie, wyrównywacze wznowią pracę i ładują bank.
7Kontroler monitorujący śledzi napięcia, prądy, temperatury i alarmy i wykonuje zdalną ich ekspozycję za pośrednictwem RS485, Modbus, SNMP lub Ethernet.
Ponieważ każdy moduł wyrównawcy wykonuje równolegle tę samą konwersję, system jest wewnętrznie modułowy: powiększa się pojemność poprzez dodanie modułów, a niezawodność poprzez dodanie nadmiaru.
Kluczowe elementy 48VSystem naprawczy telekomunikacyjny
Moduły korektorów
Jednostka monitorująca / sterująca: mierzy napięcie i prąd przycisku, zarządza ładowaniem baterii, wywołuje alarmy i zgłasza do centrów operacyjnych sieci za pomocą standardowych interfejsów.
Bank akumulatorów ¢ struny VRLA lub litowo-jonowe (LiFePO4 z BMS) podłączone bezpośrednio do prądu prądu stałego, dostosowane do wymaganej autonomii zapasowej.
Dystrybucja prądu stałego rozbiórki lub bezpieczniki zasilające każde obciążenie, a także logika odłączania niskiego napięcia (LVD / BLVD), która odprowadza obciążenia w celu ochrony baterii przed głębokim rozładowaniem.
Jednostka wejściowa prądu przemiennego (AC input unit) - ochrona i przełączanie sieci, generatora i opcjonalnych źródeł energii słonecznej - drzwi wejściowe elektrowni.
Ścieżka ładowarki akumulatora: nie jest oddzielnym pudełkiem: ładowanie jest funkcją modułów prostownicy i sterownika pracujących razem na wspólnej autobusie.
Rektyfikator telekomunikacyjny 48V: kluczowe specyfikacje na pierwszy rzut oka
|
Parametry |
Wartość typowa |
|
Wydajność nominalna prądu stałego |
-48 V prądu stałego |
|
Zakres regulacji wyjścia |
≈ −42 do −58 V (płynne / wzmocnione ładowanie)Wyroby z cytryny |
|
Zakres wejścia urządzenia |
36-72 V prądu stałego (ETSI EN 300 132-2)[3][4] |
|
Zakres wejścia AC |
80~300 VAC (projekcje szerokiego zakresu)[16] |
|
Efektywność |
96-98% typowe (nowoczesne); > 98% zgłoszonych dla SiC/GaN w warunkach laboratoryjnych[1] [2] |
|
Współczynnik mocy |
≥ 0,99 z PFC[16] |
|
Zwolnienie |
N+1 lub N+M, moduły wymienialne na gorąco[16] |
|
Interfejsy nadzoru |
RS485, Modbus, SNMP, Ethernet[16] |
|
Ochrona baterii |
Odłączacze niskiego napięcia LVD / BLVD[11] |
|
Wskaźnik klasyfikacji modułu |
≈ 2,2 kW na moduł 1U (typowy)[16] |
Wydajność nowoczesnych naprawców telekomunikacyjnych 48 V
Każdy punkt procentowy straty konwersji zamienia się w ciepło, a każdy wat ciepła wymaga więcej energii do usuwania ′′ plus większe szafki i więcej oleju napędowego w miejscach poza siecią.Efektywność jest zatem najbardziej obserwowaną specyfikacją w nowoczesnej technologii telekomunikacyjnej..
|
Tworzenie technologii |
Typowa wydajność |
Uwaga: |
|
Początkowe SMPS z krzemu |
≈ 92 ‰ 95% |
Starsze konstrukcje krzemowe klasy 20 kHz[12] |
|
Nowoczesna wysokiej wydajności |
> 96% |
Obecne główne prądy przenośnikoweWyroby z cytryny |
|
szerokopasmowe (SiC / GaN) |
> 98% (laboratorium) |
100 kHz+ przełączanie, mniejsza magnetyczność, mniejsze straty[12] |
Niezawodność: N+1 Redundancja i Hot-Swap
Celem dostępności telekomunikacyjnej jest 5 dziewięćdziesiątki (99,999%) i więcej prawie nie pozostawia miejsca na awarię zasilania.
N+1/N+M redundancja. System jest rozmieszczony z jednym (lub więcej) modułem prostownika powyżej tego, czego wymaga pełne obciążenie. Każdy pojedynczy moduł może ulec awarii bez pozostałych modułów nawet zauważyć spadek napięcia.
Dzięki diodom operacyjnym i aktywnemu podziałowi obciążenia,uszkodzony moduł jest odłączany i wymieniany, podczas gdy autobus pozostaje w trybie .
Akumulator w autobusie, nawet całkowita awaria sieci lub całkowita awaria naprawcy jest natychmiast przezwieszana przez energię przechowywaną.
Opieka nad akumulatorem. Logika odłączenia niskiego napięcia (LVD/BLVD) odłącza lub odprowadza obciążenia w określonym progu, dzięki czemu baterie nigdy nie są głęboko rozładowywane do zniszczenia.
Moduły wyprostowujące są zaprojektowane dla wysokiego MTBF z nadmierną wiatrami,szeroka tolerancja wejścia i kompleksowe zasięgi alarmowe typowe systemy wystawiają kontrolerowi monitoringu dziesiątki warunków alarmowych.
Zasada dla wielkości: obliczyć maksymalne obciążenie w stanie stacjonarnym, dodać zapotrzebowanie na ładowanie baterii, podzielić przez klasyfikację modułu, zaokrąglić,Następnie dodaj co najmniej jeden moduł zapasowy to jest konfiguracja N + 1, którą wdraża większość operatorów.
Gdzie?Systemy wyprostowujące telekomunikacyjne 48 VSą używane
Makro stacje bazowe każda wieża komórkowa lub lokalizacja na dachu obsługuje swoje radia (RRU/AAU), jednostki sieci bazowej (BBU) i backhaul na układzie naprawcy o napięciu −48 V z akumulatorami o wielkości godzin autonomii.
Małe komórki i lokalizacje 5G
Biura centralne i giełdy
Systemy anten rozproszonych i sieci kablowe wykorzystują tę samą architekturę DC do zasilania aktywnej elektroniki w terenie.
Obszary poza siecią i hybrydowe topologia słoneczna PV plus sterownik plus bateria zmniejsza zużycie oleju napędowego; sterownik nadal gwarantuje interoperacyjność sieci/generatora, gdy jest dostępny.
Edge & data centers ‡ warianty centrum danych wprowadzają tę samą modułową filozofię prądu stałego do +240 V HVDC, ale zasada prostownika + baterii na autobusie jest identyczna.
Częste pytania
P: Jaka jest różnica między systemem naprawcy telekomunikacyjnego a UPS?
UPS dostarcza prąd stały: baterie znajdują się za falownikiem, który musi zostać wyłączony w przypadku awarii sieci.i bateria jest podłączona bezpośrednio do tego samego autobusuNie ma falownika na ścieżce krytycznej i nie ma przełącznika przenoszenia ̇ bateria przejmuje z zerowym czasem przełączania.
P: Dlaczego zasilanie telekomunikacyjne wynosi −48 V prądu stałego, a nie +48 V lub 24 V?
48-woltowe równoważniki bezpieczeństwa, rozmiaru kabli i chemii baterii (cztery ogniwa 12 V w serii),i ujemna biegunowość z uziemionym dodatnim końcem zapewnia ochronę katodową, która hamuje korozję elektrolityczną przewodnikówInterfejs jest znormalizowany przez ETSI EN 300 132-2, przy czym urządzenia zazwyczaj akceptują 36-72 V prądu stałego.
P: Co oznacza redundancja N+1 w systemie naprawcy?
System jest rozmieszczony z jednym modułem wyprostowania więcej niż liczba potrzebna do przenoszenia pełnego obciążenia.Pozostałe utrzymują autobus w ruchu, podczas gdy uszkodzony moduł jest wymieniany na gorąco .
P: Jakie napięcie wytwarza wyprostowacz telekomunikacyjny?
Wydajność nominalna to −48 V prądu stałego. W normalnej pracy wydajność utrzymywana jest przy napięciu pływającym akumulatora około −53,5 V,i moduły są zazwyczaj regulowane w zakresie od około −42 do −58 V w celu obsługi różnych systemów ładowania.
P: Jak skuteczne są nowoczesne naprawy telekomunikacyjne?
Nowoczesne wysokofrekwencyjne wyprostowarki typu switch-mode zazwyczaj osiągają wydajność większą niż 96%,w warunkach laboratoryjnych odnotowano więcej niż 98% wzorów SiC/GaN, w porównaniu z około 92-95% wzorów z wykorzystaniem krzemowego.
