Documentação técnica do sistema de energia de telecomunicações

1. Introdução

O sistema de energia de telecomunicações é realmente importante para redes de comunicação É como o coração dos sistemas de telecomunicações O principal trabalho do sistema de energia de telecomunicações é dar aos equipamentos de comunicação a eletricidade necessária Esta eletricidade tem que ser estável e limpa para que a rede possa continuar funcionando sem problemas, não importa o que aconteça O sistema de energia de telecomunicações tem que se certificar de que a rede está sempre ligada.

A forma como nos comunicamos está mudando rapidamente com novas tecnologias como 5G, data centers e computação em nuvem Agora equipamentos de telecomunicações precisam ser realmente bons em coisas como densidade de potência precisa ser capaz de converter o poder ter gestão inteligente e ser muito confiável Isso significa densidade de potência Eficiência de conversão são cruciais, para equipamentos de telecomunicações Também gestão inteligente e confiabilidade do sistema de 5 G, data centers e computação em nuvem são muito importantes.

Este documento fala sobre as partes dos modernos sistemas de energia de telecomunicações Ele fala sobre a arquitetura central, tecnologias-chave e princípios de design de sistemas de energia de telecomunicações O documento é realmente focado em coisas como frequência e topologias retificadoras de alta eficiência Por exemplo, retificação PWM e LLC conversão ressonante de sistemas de energia de telecomunicações modernos Também explica como calcular e gerenciar a capacidade da bateria de uma forma confiável, para sistemas de energia de telecomunicações modernos, que é uma parte muito importante dos modernos sistemas de energia de telecomunicações.

As explicações são todas o padrão, para um 4 V DC fonte de alimentação*. Este padrão é o que as pessoas usam A maioria funciona também sistemas que usam 24 V. O objetivo é ajudar as pessoas a entender como projetar um sistema de energia de telecomunicações Também explica como operar. Manter* esses sistemas.. Dá dicas sobre como otimizar os sistemas de energia de telecomunicações para fazê-los funcionar melhor. A orientação é realmente detalhada. Abrange tudo o que você precisa saber sobre a manutenção da operação de projeto e otimização desses sistemas.

Visão geral do sistema 2. e padrões de fonte de alimentação

2.1 Arquitetura do Sistema

Um sistema de energia de telecomunicações típico é composto de algumas peças Estas são as coisas que o fazem funcionar Um sistema de energia de telecomunicações típico consiste nos seguintes componentes principais:

1. Unidade de distribuição de entrada CA

Responsável pelo acesso à energia da concessionária, proteção contra raios, filtragem e distribuição de energia.

2. Módulos Retificadores

A parte principal que muda a energia, de CA para CC é realmente importante Esta parte é chamada de retificador Os retificadores geralmente são configurados com redundância N + 1 para que a energia continue se uma das peças quebrar Desta forma, a fonte de alimentação está sempre funcionando Os retificadores são uma parte de garantir que a energia seja estável.

3. Unidade de Distribuição DC

Distribui a saída CC de retificadores para racks ou equipamentos de telecomunicações individuais.

4. Banco de bateria

Esta coisa é como uma fonte de energia Se a energia regular, da parede pára de trabalhar as baterias vai chutar em Dê a energia que é necessária para manter tudo funcionando As baterias vão enviar energia para as coisas que precisam através do sistema que distribui a energia para que tudo vai apenas continuar a trabalhar.

5. Unidade de Acompanhamento e Gestão

Monitora continuamente os parâmetros do sistema, como tensão, corrente, temperatura e status do módulo, permitindo gerenciamento inteligente, alarmes, configuração de parâmetros e comunicação remota.

Padrão da fonte de alimentação 2.: 2 V DC 8V

A fonte de alimentação de 8 V DC é o que a maioria das pessoas no negócio de telecom. O Fonte de alimentação DC de 8V usa tensão ** com aterramento positivo** que é realmente bom, por algumas razões:

• Segurança

Quando as pessoas tocam a tensão de 8 V. Isso ajuda a reduzir o risco de receber um choque elétrico no solo pela lateral. Isso também ajuda a reduzir o risco de sofrer um choque elétrico e ajuda a minimizar os danos causados pela corrosão. O 4V é realmente bom para manter as pessoas seguras, contra choques e também ajuda a evitar a ocorrência de corrosão.

• Resistência à corrosão

Usar aterramento é uma maneira realmente boa de impedir que a corrosão eletrolítica aconteça em cabos de telecomunicações como as linhas de cobre que usamos Isso ajuda os cabos por muito mais tempo, o que é muito útil O aterramento positivo é muito eficaz, para impedir esse tipo de corrosão em cabos de telecomunicações, por isso é algo para usar.

• Compatibilidade Histórica

Este padrão existe há algum tempo para que as pessoas possam ter certeza de que as coisas funcionarão juntas corretamente, não importa onde estejam, no mundo com todos os diferentes equipamentos de telecomunicações.

• Vantagem do nível de tensão

Quando você compara sistemas -24 V para sistemas -48 V os sistemas -48 V usam metade da corrente para obter a quantidade de energia Isso realmente reduz a perda de energia nas linhas e o tamanho dos condutores É por isso que os sistemas -48 V são tão grandes, para equipamentos de telecomunicações que usam muita energia.

Este sistema é projetado para trabalhar com 48 volts de corrente contínua Também pode funcionar com equipamentos que utilizam 24 volts de corrente Isso é possível porque o sistema pode ajustar a tensão do retificador ou usar um conversor chamado conversor CC para CC O projeto do sistema é focado em 48 volts de corrente.

3. Tecnologias essenciais de módulos retificadores

Os módulos retificadores são realmente importantes, para como um sistema funciona a quantidade de energia que ele pode suportar e quão bem ele continua funcionando Os retificadores de telecomunicações modernos geralmente têm uma arquitetura de dois estágios:

• Front-end: Correção do Fator de Potência (PFC)
• Back-end: Conversão CC/CC isolada

3.1 Front-End: Retificação PWM de alta frequência

Retificadores de diodo tradicionais têm um problema com alta distorção harmônica e eles não usam energia de forma muito eficiente o fator de potência é geralmente menor, do que 0,7 Estes dias todos os retificadores modernos usam Correção de Fator de Potência Ativa (APFC) para corrigir este problema A Correção de Fator de Potência Ativa (APFC) é geralmente construída com Impulsionar a topologia do retificador PWM*. Isto é o que retificadores modernos são baseados na topologia do retificador Boost PWM.

Princípio Operacional

A coisa sobre o controle de alta frequência PWM de interruptores de energia como MOSFETs é que ele faz a forma de onda de corrente de entrada seguir a forma de onda de tensão de entrada Isso significa que a forma de onda de corrente de entrada começa a parecer uma forma, que é realmente perto de uma onda perfeita de alta frequência PWM controle de interruptores de energia, como, por exemplo, MOSFETs é o que faz isso acontecer.

Vantagens Técnicas

• O fator de potência é realmente bom agora é mais de 0,99 que atende às regras estritas, para harmônicos como IEC 61000-3-2. A melhoria do fator de potência é um negócio porque ajuda o fator de potência a cumprir essas regras.
• Saída estável de barramento CC de alta tensão (normalmente 38 400 V CC) para conversão CC/CC ideal

Estratégia de Controle

As pessoas usam o controle de modo atual e alguns métodos muito legais como Space Vector PWM (SVPWM) para fazer as coisas funcionarem melhor e mais rápido Isso ajuda a obter uma resposta dinâmica e uma boa qualidade de forma de onda O Space Vector PWM (SVPWM) é especialmente útil, para isso.

Em sistemas como estações de carregamento de veículos elétricos usamos algo chamado retificadores PWM trifásicos de fonte de tensão com controle de circuito duplo SVPWM Isso ajuda as estações de carregamento de veículos elétricos a terem operação de fator de potência unitário Uma tensão estável, no sistema A operação do fator de potência unitário é realmente importante porque faz o sistema funcionar bem e ajuda na conversão de energia mais tarde.

3.2 Final: Topologia ressonante DC/DC de alta densidade de conversão (High-Density DC/DC Conversion Back-End) LLC

O DC/DC converte com segurança 400 volts de corrente contínua para o estágio necessário 4 V DC com isolamento gal. Isso é realmente importante Para obter a eficiência e densidade de potência LLC conversores ressonantes são agora a escolha padrão Eles são melhores, do que os conversores de ponte completa de comutação rígida e mudança de fase Nós usamos conversores ressonantes LLC porque eles funcionam bem.

3.2.1 Princípios Operacionais de Conversores Ressonantes LLC

Os conversores LLC têm uma rede que os ajuda a trabalhar corretamente Esta rede é composta de duas bobinas e um capacitor Essas peças são conectadas de uma forma ou em uma configuração de meia ponte ou ponte completa Os conversores LLC usam essa configuração para funcionar As bobinas e o capacitor, em conversores LLC trabalham juntos para fazer a rede.

• Lr: Indutor ressonante em série
• Cr: Capacitor ressonante
• Lm: Indutância de magnetização (muitas vezes integrada com indutância de vazamento do transformador)

Características de comutação suave

• O ZVS (Zero-Voltage Switching) nos interruptores realmente ajuda a reduzir as perdas que acontecem quando eles ligam Isso é um negócio porque torna o ZVS (Zero-Voltage Switching) útil O ZVS (Zero-Voltage Switching) é importante aqui porque ajuda os interruptores.
• O recurso ZCS (Zero-Current Switching) nos retificadores se livra das perdas que acontecem quando a corrente muda de direção e também interrompe os grandes picos de tensão que podem ocorrer Isso é uma ajuda, para o sistema ZCS (Zero-Current Switching) porque faz com que ele funcione com mais eficiência O ZCS (Zero-Current Switching) é realmente importante aqui.

Estas características tornam possível para o sistema trabalhar em frequências de centenas de kHz a MHz Isso é realmente bom porque o sistema pode atingir eficiências de pico acima de 951TP4 T. Isso significa que a densidade de potência é muito maior O sistema pode fazer muito mais com a quantidade de potência por causa dessas características As frequências de centenas de kHz a MHz e eficiências de pico acima de 951TP4 T são muito importantes, para o sistema.

3.2.2 Modos Operacionais e Estratégias de Controle

O ganho de tensão de um conversor LLC é realmente dependente da relação entre a frequência de comutação, que é o fs e a frequência ressonante, que é o fr. Essa relação é muito importante para o conversor LLC. O , fs e o fr são as duas coisas que afetam o ganho de tensão do conversor LLC.

1. Controle de frequência variável (PFM)

• Tensão de saída regulada pela alteração de fs
• fs = fr → ganho de unidade e maior eficiência
• fs 1 para condições de baixa entrada
• Ideal para amplas faixas de tensão de entrada, mas complica o design magnético

Controle PWM de frequência fixa 2

• Frequência de comutação fixada perto de fr
• Tensão regulada pelo ciclo de trabalho (phase-shift ou PWM assimétrico)
• Simplifica o design magnético e EMI
• Adequado para sistemas de telecomunicações com faixas estreitas de tensão de entrada

Estudos descobriram que quando usamos conversores LLC de ponte completa com controle PWM eles funcionam bem Eles podem regular bem a energia e são simples de usar Por exemplo, se tivermos um conversor LLC de ponte completa que está usando controle PWM pode funcionar bem com entrada de 390 V e saída de 60 V/60 A. Isso é uma coisa sobre conversores LLC de ponte completa usando controle PWM Eles são bons, na regulação da potência quando temos entrada de 390 V e saída de 60 V/60 A.

Modo de controle híbrido 3

• Combina vantagens de GFP e PWM
• GFP à entrada nominal para máxima eficiência
• PWM assimétrico para operação de reforço sob baixa tensão de entrada
• PWM simétrico sob alta entrada ou carga leve para manter ZVS/ZCS

Esta estratégia híbrida realmente ajuda o sistema a funcionar melhor e aproveita ao máximo o poder que tem, não importa o que lhe seja pedido A estratégia híbrida garante que o sistema seja eficiente e tenha muita densidade de potência o tempo todo, não importa para que a estratégia híbrida esteja sendo usada A estratégia híbrida é boa porque sempre dá os resultados.

3.2.3 Integração Magnética e Controle Digital

• Integração Magnética

Quando você combina o Lr e a indutância de fuga de um transformador ou coloca o Lr, Lm e o transformador juntos em uma estrutura magnética faz as coisas muito menores e reduz as perdas Alguns bons projetos podem obter eficiência de mais de 92 por cento em pequenos protótipos que usam 96 watts de potência O Lr e o transformador são realmente importantes, nestes projetos.

• Controle Digital

Controladores de energia digitais como o UCD3138 nos dão muito controle sobre como as coisas funcionam Podemos usá-los para criar algoritmos de controle flexíveis Eles também nos ajudam a obter compensação de loop e compartilhamento de corrente.. Eles têm recursos de proteção contra falhas e comunicação Todas essas coisas juntas tornam o sistema muito mais inteligente e consistente Os controladores de energia digitais realmente fazem a diferença, em quão bem o sistema funciona.

4. Cálculo da capacidade da bateria e algoritmos de gerenciamento

As baterias são a salvaguarda final para a energia ininterrupta das telecomunicações O dimensionamento preciso da capacidade e a gestão inteligente são críticos.

4.1 Métodos de cálculo da capacidade da bateria

Precisamos descobrir como a energia da bateria precisamos manter nosso sistema funcionando por um certo período de tempo O objetivo é determinar a capacidade da bateria, em amperes horas que são necessárias para suportar a carga do sistema por uma duração de backup especificada Estamos falando sobre a capacidade da bateria aqui e queremos saber quantas amperes horas de capacidade da bateria são necessárias.

4.1.1 Método de Corrente Constante (Método Kissock)

Fórmula:

C = (I×T) / [η× × (Kt × Ka × Kc)]

Onde:

• C: Capacidade necessária da bateria (Ah, normalmente C10)
• I: Corrente de carga (A)
• T: Tempo de backup (h)
• η: Coeficiente de capacidade de descarga
• Kt: Fator de correção de temperatura
• Ka: Fator de envelhecimento (normalmente 1,25)
• Kc: Fator de margem de projeto

Vantagens: Simples e intuitivo

Limitações: Esta coisa não leva em conta o aumento da corrente que acontece quando cargas de potência constante estão sendo usadas Cargas de potência constante são um tipo de carga que usa cargas de potência constante Então, quando falamos de cargas de potência constante, temos que lembrar que essa coisa tem um problema com eles Ele simplesmente não leva em conta o aumento da corrente, sob essas cargas de potência constante.

4.1.2 Método de Potência Constante

Essa coisa é muito boa para equipamentos de telecomunicações Os equipamentos de telecomunicações geralmente funcionam o tempo todo com energia ligada Os equipamentos de telecomunicações são uma combinação, para isso porque funcionam com energia constante.

Etapas:

1. Determine a potência total da carga (P)
2. Calcule a potência por célula:

P_cell = P /(N×η_inv)

3. Consulte as tabelas de descarga de energia constante da bateria para selecionar a capacidade apropriada

Vantagens: Maior precisão

Aplicação: Método preferido para redes principais e data centers

4.1.3 Método da Curva de Descarga (Mais Preciso)

Utiliza modelos precisos de baterias (por exemplo, modelos Shepherd ou Unnewehr) para simular o comportamento real de descarga.

Vantagens: Maior precisão

Aplicação: Sistemas avançados de gerenciamento de bateria (BMS), SOH e verificação de capacidade

4.2 Gerenciamento Inteligente de Bateria

Hoje em dia os sistemas modernos mudaram para incluir a gestão da saúde da bateria Isso significa que os sistemas modernos estão cuidando da saúde da bateria Os sistemas modernos estão fazendo um trabalho de gerenciamento da vida útil da bateria e isso é uma coisa boa, para os sistemas modernos e sua saúde da bateria.

• Carregamento inteligente multiestágio com compensação de temperatura
• Monitoramento em tempo real da tensão, corrente, temperatura, e resistência interna
• previsão de SOH e vida útil restante (RUL)
• Verificação de capacidade online através de testes de descarga controlada

5. Monitoramento e Inteligência do Sistema

A unidade de monitoramento é, como o cérebro do sistema de energia de telecomunicações: ajuda a controlar tudo O sistema de energia de telecomunicações depende da unidade de monitoramento para funcionar corretamente A unidade de monitoramento é uma parte importante do sistema de energia de telecomunicações.

• Funções de três remotos: telemetria, sinalização e controle remoto
• Gestão de Eficiência Energética: Otimização de carga e sono inteligente do módulo
• Manutenção Preditiva: Alerta precoce para degradação de componentes
• Integração com Sistemas de Monitoramento de Sites: Via protocolos RS485, SNMP ou IoT

6. Conclusão e Perspectivas Futuras

Este documento diz-lhe 48. sistemas de energia telecom. 8. vai todos sobre os sistemas de energia telecom. O que é novo com retificadores e baterias, nestes sistemas de energia telecom 4 V.

Algumas coisas importantes que estão acontecendo agora com as principais tendências incluem

• Eficiência ultra-alta (>98%)
• Densidade de potência ultra-alta (>50 W/in³)
• Controle digital completo e inteligência

No futuro, novas coisas serão feitas usando semicondutores de banda larga (GaN, SiC).Isso ajudará os semicondutores de banda larga (GaN, SiC) a funcionarem muito rápido, como, nos níveis de MHz Também usará inteligência para fazer com que os semicondutores de banda larga (GaN, SiC) funcionem melhor com energia.

Os sistemas de energia de telecomunicações se tornarão mais simples e inteligentes com o tempo Eles serão mais confiáveis e usarão energia Os sistemas de energia de telecomunicações também serão capazes de se consertar quando algo der errado Isso ajudará a criar uma base para nossa sociedade digital Os sistemas de energia de telecomunicações são realmente importantes, para isso Eles precisam ser simples, inteligentes e sustentáveis para funcionar bem.