Một hệ thống điều chỉnh viễn thông 48Vhệ thống điện liên tiếp viễn thônghoặc một nhà máy điện DC -48 V là một hệ thống chuyển đổi điện AC sang DC chuyển đổi mạng lưới điện AC tiện ích thành một bus DC -48 V được điều chỉnh để cung cấp năng lượng cho thiết bị viễn thông như đài phát thanh trạm cơ sở,Đơn vị băng tần cơ sở, chuyển mạch và bộ định tuyến, đồng thời sạc một ngân hàng pin dự phòng mà tiếp quản liền mạch khi lưới thất bại.
Mỗi cuộc gọi điện thoại, tin nhắn văn bản và các phiên dữ liệu di động phụ thuộc vào nguồn điện DC.và pin phải được sạc. Định chỉnh điện thoại 48V là thiết bị ở giữa làm cho cả ba hoạt động cùng nhau..
Trong một cái nhìn, một hệ thống điều chỉnh viễn thông 48V hiện đại thực hiện bốn công việc:
Chuyển đổi AC thành DC
Điều chỉnh bus điện áp đầu ra được giữ chính xác, bình thường ở mức nổi pin khoảng -53,5 V, trên các biến đổi tải.
Sạc pin trong khi cấp năng lượng, hệ thống nổi hoặc tăng sạc ngân hàng pin dự phòng.
Xử lý sự cố lưới điện vì pin nằm trực tiếp trên xe buýt DC, nó tiếp quản với thời gian chuyển giao bằng không; máy điều chỉnh tiếp tục sạc khi nguồn điện trở lại.
Tại sao các hệ thống điều chỉnh viễn thông 48V sử dụng −48V DC
Mạng viễn thông được chuẩn hóa trên -48 V DC hơn một thế kỷ trước, và tiêu chuẩn đã tồn tại mọi thế hệ công nghệ kể từ đó.
2.1 Cân bằng điện áp và pin trong quá khứ
Các trạm điện thoại đầu tiên chạy bằng DC từ các ngân hàng pin địa phương. 48 V đạt được sự cân bằng thực tế: đủ cao để mang năng lượng qua các đường đồng dài với sự sụt giảm điện áp chấp nhận được và dây cáp tầm nhỏ hơn.đủ thấp để an toàn xung quanh người và thiết bị, và tự nhiên phù hợp với hóa học pin 4 pin axit chì 12 V (hoặc 24 pin hai volt) theo loạt cung cấp chính xác một ngân hàng 48 V danh nghĩa.
2.2 Hình cực âm ngăn ngừa ăn mòn
Biểu tượng âm không phải là mỹ phẩm. Trong hệ thống −48 V, đầu cuối tích cực được nối đất.độ ẩm trên các dây dẫn đồng thiên vị dương hình thành các tế bào điện hóa ăn mòn đồng- Đặt mặt dương vào đất cung cấp bảo vệ cathodic ngăn chặn sự ăn mòn, kéo dài tuổi thọ của cáp và thiết bị.
2.3 Được chuẩn hóa bởi ETSI và vẫn là đường cơ sở 5G
Giao diện DC -48 V được chính thức hóa trong ETSI EN 300 132-2 (Giao diện cung cấp điện tại đầu vào thiết bị ICT) Phần 2: -48 V DCxác định phạm vi điện áp mà thiết bị viễn thông phải dung nạp, thông thường là 36-72 V DC trên phạm vi hoạt độngCác hệ thống +24 V cũ vẫn tồn tại ở một số khu vực, và +240 V HVDC được sử dụng trong các trung tâm dữ liệu, nhưng -48 V vẫn là đường cơ sở cho các mạng truy cập di động trên toàn thế giới.
Kiến trúc hệ thống Telecom Rectifier 48V
Bất kể nhà cung cấp hoặc kích thước, mộtHệ thống điều chỉnh điện thoại viễn thông 48Vđược tổ chức thành ba lớp mà tất cả đều hội tụ trên một bus DC 48 V duy nhất.
Lớp sản xuất điện các đầu vào năng lượng: AC tiện ích, các máy phát dự phòng và ngày càng nhiều, năng lượng mặt trời PV trên các trang web ngoài lưới.
Lớp chuyển đổi điện năng các mô-đun điều chỉnh (và bộ điều khiển MPPT trên các trang web lai) chuyển đổi và điều chỉnh điện áp dưới sự giám sát thông minh.
Lớp phân phối năng lượng bus DC, ngân hàng pin và các bộ cung cấp năng lượng được bảo vệ để cung cấp năng lượng cho tải.
Làm thế nào một 48V Telecom rectifier làm việc, bước bằng bước
Bên trong lớp chuyển đổi, mỗi mô-đun chỉnh là một nguồn cấp điện chế độ chuyển đổi tần số cao (SMPS).
1.AC đầu vào và bảo vệ. Mạng chính vào thông qua ngắt sóng, bảo vệ sét và bộ ngắt mạch cô lập nhà máy điện khỏi lỗi lưới.
2. EMI lọc và điều chỉnh. Một bộ lọc đường dẫn loại bỏ tiếng ồn dẫn, sau đó một giai đoạn điều chỉnh yếu tố điện (PFC) điều chỉnh AC và tăng nó lên một liên kết DC ~ 400 V,thường giữ yếu tố công suất ở ≥0.99.
3Chuyển đổi DC ∆DC cô lập. Chuyển đổi tần số cao (resonant LLC hoặc topologies cầu đầy đủ chuyển pha) cắt liên kết DC thông qua một biến áp để cô lập galvanic,sau đó chỉnh đồng bộ (MOSFET thay thế các diode) chuyển đổi nó xuống với mức mất mát tối thiểu.
4. Điều chỉnh đến -48 V. Mô-đun điều chỉnh đầu ra của nó đến điểm thiết lập hệ thống, bình thường là điện áp nổi pin khoảng -53.5 V và thường có thể điều chỉnh qua khoảng -42 đến -58 V để hỗ trợ chế độ sạc.
5.Tương tự và chia sẻ tải. Nhiều mô-đun chia sẻ tải thông qua chia sẻ dòng điện hoạt động; Diode ORing đầu ra cho phép một mô-đun được thêm hoặc thay thế mà không làm gián đoạn bus.
6. Quản lý pin. Với nguồn điện hiện diện, hệ thống nổi hoặc tăng pin và theo dõi tình trạng của chúng. Khi nguồn điện thất bại, pin trở thành nguồn điện liền mạch;khi nguồn điện trở lại, các bộ chỉnh sửa tiếp tục và nạp lại ngân hàng.
7. Giám sát. Một bộ điều khiển giám sát theo dõi điện áp, dòng điện, nhiệt độ và báo động, và phơi bày chúng từ xa qua RS485, Modbus, SNMP hoặc Ethernet.
Bởi vì mỗi mô-đun chỉnh sửa thực hiện cùng một chuyển đổi song song, hệ thống về cơ bản là mô-đun: dung lượng tăng lên bằng cách thêm các mô-đun, và độ tin cậy tăng lên bằng cách thêm dư thừa.
Các thành phần chính của một 48VHệ thống điều chỉnh viễn thông
Các mô-đun điều chỉnh các bộ chuyển đổi AC → DC. Có thể đổi nóng, thường là các đơn vị gắn trên kệ 1U có công suất khoảng 2,2 kW mỗi đơn vị, được triển khai trong các sắp xếp N + 1 hoặc N + M.
Đơn vị giám sát / điều khiển não : đo điện áp và dòng xe buýt, quản lý sạc pin, báo động báo động và báo cáo cho các trung tâm hoạt động mạng qua các giao diện tiêu chuẩn.
Ngân hàng pin VRLA hoặc dây lithium-ion (LiFePO4 với BMS) được kết nối trực tiếp với bus DC, có kích thước cho tính tự trị dự phòng cần thiết.
Phân phối DC breakers hoặc bộ an toàn cung cấp cho mỗi tải, cộng với logic ngắt điện áp thấp (LVD / BLVD) làm giảm tải để bảo vệ pin khỏi xả sâu.
Đơn vị đầu vào biến đổi tần số (AC input unit) - bảo vệ và chuyển mạch cho nguồn điện, máy phát điện và đầu vào năng lượng mặt trời tùy chọn - cửa trước của nhà máy điện.
Hành trình sạc pin ️ không phải là một hộp riêng biệt: sạc là một chức năng của các mô-đun điều chỉnh và bộ điều khiển làm việc cùng nhau trên bus chung.
Máy điều chỉnh viễn thông 48V: Thông số kỹ thuật chính trong một cái nhìn
|
Parameter |
Giá trị điển hình |
|
Điểm đầu ra DC danh nghĩa |
-48 V DC |
|
Phạm vi điều chỉnh đầu ra |
≈ -42 đến -58 V (sạc nổi / tăng cường)[5] |
|
Phạm vi đầu vào thiết bị |
36 ̊72 V DC (ETSI EN 300 132-2)[3][4] |
|
Phạm vi đầu vào AC |
80~300 VAC (thiết kế phạm vi rộng)[10] |
|
Hiệu quả |
96~98% điển hình (hiện đại); >98% báo cáo cho SiC/GaN trong điều kiện phòng thí nghiệm[1] [2] |
|
Nhân tố công suất |
≥ 0,99 với PFC[10] |
|
Việc sa thải |
N + 1 hoặc N + M, các mô-đun có thể đổi nóng[10] |
|
Giao diện giám sát |
RS485, Modbus, SNMP, Ethernet[16] |
|
Bảo vệ pin |
LVD / BLVD điện áp thấp ngắt nối[11] |
|
Đơn vị phân loại mô-đun |
≈ 2,2 kW mỗi mô-đun 1U (thường)[10] |
Hiệu quả của các bộ điều chỉnh viễn thông 48V hiện đại
Mỗi tỷ lệ phần trăm mất mát chuyển đổi trở thành nhiệt, và mỗi watt nhiệt đòi hỏi nhiều năng lượng hơn để loại bỏ ′′ cộng với các tủ lớn hơn và nhiều dầu diesel hơn trên các trang web ngoài lưới điện.Do đó, hiệu quả là đặc điểm kỹ thuật duy nhất được xem nhiều nhất trong năng lượng viễn thông hiện đại.
|
Sản xuất công nghệ |
Hiệu suất điển hình |
Chú ý |
|
SMPS silicon cũ |
≈ 92-95% |
Các thiết kế silicon lớp 20 kHz cũ hơn[12] |
|
Tăng hiệu quả hiện đại |
> 96% |
Máy điều chỉnh chế độ chuyển đổi hiện tại[2] |
|
Phạm vi rộng (SiC / GaN) |
> 98% (phòng thí nghiệm) |
Chuyển đổi 100 kHz +, từ tính nhỏ hơn, mất mát thấp hơn[12] |
Độ tin cậy: N + 1 Redundancy và Hot-Swap
Các mục tiêu khả năng sử dụng viễn thông là: 5/9 (99,999%) và hơn nữa, hầu như không có chỗ cho việc mất điện.
N + 1 / N + M dư thừa. Hệ thống có kích thước với một (hoặc nhiều hơn) mô-đun điều chỉnh vượt quá những gì tải đầy đủ yêu cầu. Bất kỳ mô-đun đơn lẻ nào cũng có thể thất bại mà các mô-đun còn lại thậm chí không nhận thấy sự sụt giảm điện áp.
Nhờ diode hoạt động và chia sẻ tải tích cực,một mô-đun bị hỏng được tháo và thay thế trong khi xe buýt vẫn hoạt động.
Với pin trên xe buýt, ngay cả một sự cố lưới điện hoàn toàn hoặc một sự cố hoàn toàn rectifier được vượt qua ngay lập tức bằng năng lượng được lưu trữ.
Bảo vệ pin. Lập lý ngắt điện áp thấp (LVD / BLVD) ngắt hoặc thải tải ở ngưỡng xác định để pin không bao giờ bị xả sâu để phá hủy.
Thiết kế chất lượng chất lượng cao, các mô-đun điều chỉnh được thiết kế cho MTBF cao với quạt dư thừa,dung nạp rộng và bảo hiểm báo động toàn diện các hệ thống điển hình cho thấy hàng chục điều kiện báo động cho bộ điều khiển giám sát.
Quy tắc sử dụng cho việc định kích thước: tính toán tải trọng trạng thái ổn định tối đa, thêm nhu cầu sạc pin, chia theo định lượng mô-đun, làm tròn lên,sau đó thêm ít nhất một mô-đun dự phòng đó là cấu hình N + 1 mà hầu hết các nhà khai thác triển khai.
Ở đâu?Hệ thống điều chỉnh điện thoại 48VĐược sử dụng
Các trạm cơ sở vĩ mô: mỗi tháp di động hoặc trang web trên mái chạy các đài phát thanh (RRU / AAU), các đơn vị băng thông cơ bản (BBU) và backhaul trên một nhà máy điều chỉnh 48 V với pin có kích thước cho thời gian tự trị.
Các tế bào nhỏ và các trang web 5G ️ việc triển khai mật độ, năng lượng thấp hơn vẫn đòi hỏi sự sẵn có tương tự ️ thường ở các tủ có không gian hạn chế, ưa thích các mô-đun có hiệu quả cao, mật độ cao.
Các văn phòng trung tâm và trao đổi lớn nhà máy điện đa giá đỡ cung cấp cho hàng ngàn thẻ đường dây và chuyển đổi từ một bus thông thường -48 V.
Các đầu cáp & DAS ¢ hệ thống ăng-ten phân tán và mạng cáp sử dụng cùng một kiến trúc DC để cung cấp điện tử hoạt động trong lĩnh vực này.
Các trang web ngoài lưới điện và lai (hybrid sites) ‡ năng lượng mặt trời PV cộng với bộ điều chỉnh cộng với pin cắt giảm tiêu thụ dầu diesel; bộ điều chỉnh vẫn đảm bảo khả năng tương tác lưới điện / máy phát điện khi có sẵn.
Các biến thể của trung tâm dữ liệu thúc đẩy cùng một triết lý DC mô-đun đến +240 V HVDC, nhưng nguyên tắc điều chỉnh + pin trên xe buýt giống hệt nhau.
Câu hỏi thường gặp
Q: Sự khác biệt giữa hệ thống điều chỉnh viễn thông và UPS là gì?
Một UPS cung cấp AC: pin nằm phía sau một biến tần phải chuyển đổi khi lưới điện bị hỏng. Một hệ thống điều chỉnh viễn thông 48V cung cấp DC trực tiếp: các mô-đun điều chỉnh cung cấp năng lượng cho xe buýt −48 V,và ngân hàng pin được kết nối trực tiếp với cùng một xe buýtKhông có biến tần trong đường quan trọng và không có chuyển đổi chuyển đổi pin tiếp quản với thời gian chuyển đổi bằng không.
Hỏi: Tại sao điện viễn thông là −48 V DC và không phải +48 V hoặc 24 V?
48 V cân bằng an toàn, thước cáp và hóa học pin (bốn pin 12 V theo chuỗi),và cực âm với một đầu cuối tích cực nối đất cung cấp bảo vệ cathodic ngăn chặn ăn mòn điện phân của các dây dẫnGiao diện được tiêu chuẩn hóa bởi ETSI EN 300 132-2, với thiết bị thường chấp nhận DC 36 72V.
Q: N + 1 thừa có nghĩa là gì trong một hệ thống chỉnh?
Hệ thống có kích thước với một mô-đun chỉnh sửa nhiều hơn số lượng cần thiết để mang tải đầy đủ.phần còn lại giữ cho xe buýt lên trong khi các mô-đun thất bại là nóng-swaped.
Hỏi: Một bộ điều chỉnh viễn thông phát ra điện áp bao nhiêu?
Lượng đầu ra danh nghĩa là -48 V DC. Trong hoạt động bình thường, đầu ra được giữ ở điện áp nổi pin khoảng -53,5 V,và các mô-đun thường có thể điều chỉnh qua khoảng -42 đến -58 V để hỗ trợ các chế độ sạc khác nhau.
Hỏi: Máy điều chỉnh viễn thông hiện đại hiệu quả như thế nào?
Máy điều chỉnh chế độ chuyển đổi tần số cao hiện đại thường vượt quá hiệu suất 96%,và thiết kế băng tần rộng (SiC / GaN) đã được báo cáo trên 98% trong điều kiện phòng thí nghiệm so với khoảng 92-95% cho các thiết kế silicon cũ.
