テレコム電源システムの技術文書
1.はじめに
通信ネットワークにとってテレコム電力システムは本当に重要ですテレコムシステムの心臓部みたいですテレコム電力システムの主な仕事は通信機器に必要な電力を供給することですこの電力は安定してクリーンでなくてはなりません何が起きても問題なくネットワークが機能し続けるようにテレコム電力システムはネットワークが常にオンになっていることを確認しなければなりません。.
のような新しいテクノロジーにより、私たちのコミュニケーション方法は急速に変化しています 5G を, 、データセンターとクラウドコンピューティング。 now telecom equipment needs to be really good at things like power density it needs to be able to convert power have intelligent management and be very reliable.これは電力密度を意味します。 telecom equipmentにとって、変換効率は非常に重要です。また、5G、データセンター、クラウドコンピューティングのインテリジェントな管理とシステムの信頼性も非常に重要です。.
この文書は、現代の通信電力システムの部品について伝えます。それは、コアアーキテクチャ、主要な技術、通信電力システムの設計原則について話します。この文書は、周波数や高効率整流器トポロジーなど、本当に焦点を当てています。たとえば、PWM整流やLLCの共振変換など。現代の通信電力システムの非常に重要な部分である現代の通信電力システムのために、信頼性の高い方法でバッテリ容量を計算および管理する方法についても説明します。.
説明は全て規格に関するもので ー48V DC電源用** この規格はほとんどの人が使っているものです ー24Vを使うシステムでも動作します 目標はテレコム電源システムの設計方法を人々に理解してもらうこと 操作方法についても説明しています。. 維持します* これらのシステム... 電気通信電源システムを最適化してより良く動作させる方法に関するヒントを提供します。ガイダンスは本当に詳細です。これらのシステムの設計運用保守と最適化について知っておくべきことはすべて網羅されています。.
2.システムの概要と電源規格
2.1 システムアーキテクチャ
一般的な通信電力システムは 一部で構成されています これらが機能させるものです 一般的な通信電力システムは 次のコアコンポーネントで構成されています:
- AC 入力 配分 単位
公共料金のアクセス、雷保護、フィルタリング、配電を担当します。.
- 整流モジュール
電源を交流から直流に変える主要部分は本当に重要ですこの部分は整流器と呼ばれます整流器は通常N+1 の冗長性で設定され部品の1 つが壊れたら電源が動き続けるようにしますこのように電源は常に動作します整流器は電力が安定していることを確認する一部です。.
- DC 配電ユニット
整流器からの DC 出力を個々の通信ラックまたは機器に分配します。.
これは電源のようなものです。通常の電力が停止すると、壁からバッテリーが作動しなくなります。すべてを稼働し続けるために必要な電力を与えます。バッテリーは、電力を分配するシステムを通じて、必要なものに電力を送るため、すべてが動作し続けるだけです。.
- 監視および管理ユニット
電圧、電流、温度、モジュールの状態などのシステムパラメータを継続的に監視し、インテリジェントな管理、アラーム、パラメータ構成、リモート通信を可能にします。.
2.2 電源の標準: ia-48V DC
ー 48V DC電源は、通信ビジネスのほとんどの人が使用するものです。 ザ ー 48V DC 電源 ** 電圧を使用正接地** これは本当に良い、いくつかの理由で:
- 安全性
電圧 ~48V のものに人が触れると、電流は側面を通って地面に流れます。これは感電の危険を軽減するのに役立ち、腐食による損傷を最小限に抑えるのにも役立ちます。 ~48V は人々の安全を衝撃から守るのに非常に優れており、腐食の発生を防ぐのにも役立ちます。.
- 耐食性
アースを使用することは、私たちが使用する銅線のような通信ケーブルで電食が発生するのを防ぐための非常に良い方法です。これはケーブルをより長くするのに役立ちます。これは非常に便利です。ポジティブアースは、通信ケーブルのこの種の腐食を阻止するのに非常に効果的であるので、使用することです。.
- 歴史的な互換性
この規格はしばらく前から存在しており、世界中のどこにいても、さまざまな通信機器を使用して物事が適切に連携することを人々が確信できるようにしています。.
- 電圧レベルの利点
-24v システムを -48v システムに比較すると、-48v システムは電力の量を得るために半分の電流を使用します。これにより、回線の電力の損失と導体のサイズが大幅に削減されます。そのため、電力を多く使用する通信機器にとって、-48V システムは非常に優れています。.
このシステムは48 ボルトの直流電流で動作するように設計されています.24 ボルトの電流を使用する機器でも動作できます.これは、システムが整流器の電圧を調整したり、DC-DCコンバータと呼ばれるコンバータを使用したりできるため可能です.システム設計は48 ボルトの電流に焦点を当てています.
3.整流器モジュールのコア技術
整流器モジュールは、システムが処理できる電力量と動作し続ける電力量のために、本当に重要です 現代の通信整流器は通常、2 段階のアーキテクチャを持っています:
- フロントエンド: 力率補正 (PFC)
- バックエンド: 分離された DC/DC 変換
3.1 フロントエンド: 高周波 PWM 整流
従来のダイオード整流器は、高調波歪みの問題を抱えており、電力をあまり効率的に使用しないため、力率は通常0.7 未満です。最近では、最新のすべての整流器が、この問題を修正するためにアクティブ力率補正 (APFC) を使用して構築されています通常、アクティブ力率補正 (APFC) ブースト PWM 整流器 トポロジ*. これは、Boost PWM 整流器トポロジに基づいた最新の整流器です。.
動作原理
MOSFETのようなパワースイッチの高周波PWM制御の事は入力電圧波形に従う入力電流波形を作ることですこれは入力電流波形が形のように見え始めることを意味しますこれは本当に完璧な波に近いです MOSFETのようなパワースイッチの高周波PWM制御がこれを実現するものです。.
技術的な利点
- 力率は非常に良好で、IEC 61000-3-2 などの高調波では、厳格な規則を満たす 0.99 を超えています。力率の改善は、力率がこれらの規則を満たすのに役立つため、合意です。.
- 最適なDC/DC変換のための安定した高電圧DCバス出力 (通常は380 ~ 400V DC)
制御戦略
人々は、現在のモード制御と、スペース ベクター PWM (SVPWM) などの非常に優れた方法を使用して、物事をより良く、より速く動作させます。これは、動的応答と優れた波形品質を得るのに役立ちます。スペース ベクター PWM (SVPWM) は、このために特に役立ちます。.
電気自動車の充電ステーションのようなシステムでは、SVPWM デュアル ループ制御を備えた三相電圧源 PWM 整流器と呼ばれるものを使用します。これにより、電気自動車の充電ステーションがユニティ力率で動作できるようになります。安定した電圧。ユニティ力率演算は、システムを適切に動作させ、後で電力を変換するのに役立つため、非常に重要です。.
3.2 バックエンド: 高密度 DC/DC 変換 ⁄ LLC 共振トポロジ
DC/DCステージは、400 ボルトの直流を、ガルバニック絶縁により必要な ~48V DC に効率的かつ安全に変換します これは本当に重要です 効率と電力密度を得るために LLC 共振コンバータは、現在標準的な選択肢となっています ハードスイッチングおよび位相シフトフルブリッジコンバータよりも優れています LLC共振コンバータは、うまく機能するため、使用しています。.
3.2.1 LLC 共振コンバータの動作原理
LLCコンバータには、正常に動作するのに役立つネットワークがあります このネットワークは2 つのコイルと1 つのコンデンサで構成されています これらの部品は、ハーフブリッジまたはフルブリッジセットアップのいずれかの方法で接続されています LLCコンバータはこのセットアップを使用して機能します LLCコンバータのコイルとコンデンサは、ネットワークを構成するために連携します。.
- Lr: シリーズ共振インダクタ
- Cr: 共振コンデンサ
- Lm: 磁化インダクタンス (多くの場合、トランス漏れインダクタンスと統合されています)
ソフトスイッチング特性
- スイッチの ZVS (ゼロ電圧スイッチング) は、スイッチをオンにしたときに発生する損失を減らすのに非常に役立ちます。これは、ZVS (ゼロ電圧スイッチング) が便利になるため、取引です。 ZVS (ゼロ電圧スイッチング) は、スイッチを助けるため、ここでは重要です。.
- 整流器の ZCS (ゼロ電流スイッチング) 機能は、電流が方向を切り替えたときに発生する損失を取り除き、発生する可能性のある電圧の大きなスパイクも停止します。これは、ZCS (ゼロ電流スイッチング) システムにとって、より効率的に動作するため、役立ちます。ここでは ZCS (ゼロ電流スイッチング) が非常に重要です。.
これらの機能により、システムは数百khzからmhzの周波数で動作することが可能になります。システムは95%を超えるピーク効率を達成できるため、これは非常に優れています。これは、電力密度がはるかに高いことを意味します。システムは、これらの機能により、電力量でさらに多くのことを実行できます。数百khzからmhzの周波数と95%を超えるピーク効率は、システムにとって非常に重要です。.
3.2.2 動作モードと制御戦略
LLCコンバータの電圧利得は、実際には、スイッチング周波数、つまりfsと、共振周波数、つまりfrの間の比に依存します。この比率は、LLCコンバータにとって非常に重要です。 、fsとfrは、LLCコンバータの電圧利得に影響を与える2 つのものです。.
1.可変周波数制御(PFM)
- 出力電圧はfsの変化によって調整されます
- fs = fr → unity のゲインと最高の効率
- 低入力条件の場合、fs 1
- 広い入力電圧範囲に最適ですが、磁気設計が複雑になります
2.Fixed-Frequency PWMコントロール
- スイッチング周波数はフランス付近で固定されています
- デューティサイクル(位相シフトまたは非対称PWM)によって電圧が調整されます
- 磁気設計とEMI設計を簡素化
- 入力電圧範囲が狭い通信システムに適しています
研究によると、PWM 制御を備えたフルブリッジ LLC コンバータを使用すると、正常に動作することがわかっています。電力は適切に調整でき、使いやすいです。たとえば、PWM 制御を使用しているフルブリッジ LLC コンバータがある場合、390V 入力と 60V/60A 出力で適切に動作できます。これは、PWM 制御を使用したフルブリッジ LLC コンバータに関するものです。これらは、390V 入力と 60V/60A 出力があるときに電力を調整するのに優れています。.
3 ハイブリッド制御モード
- PFMとPWMの利点を組み合わせます
- 最大効率を実現する公称入力での PFM
- 低入力電圧下での昇圧動作のための非対称PWM
- ZVS/ZCS を維持するための高入力または軽負荷時の対称 PWM
このハイブリッド戦略は本当にシステムがより良く機能するのを助け、何が要求されても、そのシステムが持つパワーを最大限に活用します ハイブリッド戦略は、システムが効率的で、ハイブリッド戦略が何に使用されても常に多くの電力密度をもたらすため、ハイブリッド戦略は良いです。.
3.2.3 磁気統合とデジタル制御
- 磁気統合
変圧器の Lr と漏れインダクタンスを組み合わせたり、Lr、Lm、変圧器を 1 つの磁気構造に組み合わせたりすると、物事が大幅に小さくなり、損失が軽減されます。一部の優れた設計では、96 ワットの電力を使用する小型プロトタイプで 92 パーセント以上の効率が得られます。これらの設計では、Lr と変圧器が非常に重要です。.
- Digital Control
UCD3138 のようなデジタル電源コントローラーは、物事がどのように機能するかを大幅に制御します。これを使用して柔軟な制御アルゴリズムを作成できます。また、ループ補償と現在の共有を取得するのにも役立ちます。障害保護機能と通信機能を備えています。これらすべてのことを組み合わせることで、システムはよりスマートになり、より一貫性が高まります。デジタル電源コントローラーは、システムがどれだけうまく機能するかにおいて、大きな違いを生み出します。.
4.バッテリー容量の計算と管理アルゴリズム
バッテリーは、途切れることのない通信電力を保護する最終的な手段です。正確な容量サイジングとインテリジェントな管理が重要です。.
4.1 バッテリー容量の計算方法
私たちは、私たちのシステムを一定時間実行し続けるために必要なバッテリ電源を把握する必要があります 目標は、指定されたバックアップ期間のシステム負荷をサポートするために必要なアンペア時間で、バッテリ容量についてここで話しており、バッテリ容量の何アンペア時間が必要かを知りたいです。.
4.1.1 定電流方式(キソック方式)
式:
C = (I × T) / [∞ × (Kt × Ka × Kc)]
どこで:
- C: 必要なバッテリー容量 (Ah、通常は C10)
- I: 負荷電流 (A)
- T: バックアップ時間 (h)
- ata: 放電容量係数
- Kt: 温度補正係数
- Ka: 老化係数 (通常は 1.25)
- Kc: 設計マージン係数
利点: シンプルで直感的
制限事項: これは、定電力負荷が使用されているときに発生する電流の増加を考慮していません。定電力負荷は、定電力負荷を使用する負荷の一種です。したがって、定電力負荷について話すとき、これには問題があるということを覚えておく必要があります。これらの定電力負荷の下では、電流の増加は考慮されていません。.
4.1.2 定電力方式
これは通信機器にとって本当に良いことです。通信機器は通常、電源が入っていても常に動作します。通信機器は、一定の電力で動作するため、これに匹敵します。.
ステップ:
- 総負荷電力を決定 (P)
- セルあたりの電力を計算します:
P_cell = P / (N × itaga_inv)
- 適切な容量を選択するには、バッテリー定電力放電表を参照してください
利点: より高い精度
アプリケーション: コア ネットワークおよびデータ センターに推奨される方法
4.1.3 排出曲線法 (最も正確)
精密なバッテリーモデル (例: ShepherdまたはUnnewehrモデル) を使用して、実際の放電動作をシミュレートします。.
利点: 最高の精度
アプリケーション: 高度なバッテリー管理システム (BMS)、SOH、容量検証
4.2 インテリジェントなバッテリー管理
現在、最新のシステムはバッテリーの状態の管理を含むように変化しています。これは、最新のシステムがバッテリーの状態を管理していることを意味します。最新のシステムはバッテリーの寿命を管理する仕事をしており、これは最新のシステムとそのバッテリーの状態にとって良いことです。.
- 温度補償付き多段インテリジェント充電
- 電圧、電流、温度、内部抵抗のリアルタイム監視
- SOH と残存耐用年数 (RUL) の予測
- 制御された放電テストによるオンライン容量検証
5.システムの監視とインテリジェンス
監視ユニットは、通信電力システムの頭脳のように、すべての制御に役立ちます。通信電力システムは、適切に動作するために監視ユニットに依存しています。監視ユニットは、通信電力システムの重要な部分です。.
- 3 リモート機能: テレメトリ、シグナリング、リモート コントロール
- エネルギー効率管理: 負荷の最適化とインテリジェントなモジュールのスリープ
- 予測メンテナンス: コンポーネントの劣化に関する早期警告
- サイト監視システムとの統合: RS485、SNMP、または IoT プロトコルを介して
6.結論と今後の展望
このドキュメントでは、 ー48Vテレコム電源システムについてすべて説明します。 ー48Vテレコム電源システムについて詳しく説明します。これらの ー48Vテレコム電源システムにおける整流器とバッテリーの新機能。.
主要なトレンドで現在起こっているいくつかの重要なことは次のとおりです:
- 超高効率 (>98%)
- 超高出力密度 (>50W/in³)
- 完全なデジタル制御とインテリジェンス
将来的にはワイドバンドギャップ半導体 (GaN, SiC) を使って新しいものが作られるでしょうこれはワイドバンドギャップ半導体 (GaN, SiC) が本当に速く動作するのを助けます例えばMHzレベルで例えばMHzレベルでワイドバンドギャップ半導体 (GaN, SiC) をエネルギーでうまく動作させる知能も使うでしょう。.
電気通信の電力システムは時間とともにシンプルで賢くなります信頼性が高くエネルギーを使えるようになりますまた何か問題が起こったときに自分で修理できるでしょうこれは私たちのデジタル社会の基盤を作る助けになります電気通信の電力システムは本当に重要ですそのためにはシンプルでインテリジェントで持続可能なものでうまく機能する必要があります。.
