Kaip įdiegti „minkštąjį paleidimą“ („Soft-Start“) masiniams talpiniams apkrovoms nuo tinklo veikiančiuose telekomunikacijų pastatuose?

Talpinių apkrovų problema nuošaliame telekomunikacijų infrastruktūroje

Autonomiški ryšių šiltnamiai yra visuotinės ryšių infrastruktūros pagrindas, kuriuose nuošaliuose, neapsaugotuose vietose įrengiamas perdavimo įranga, mikrobangų ryšių linijos ir mobiliųjų ryšių perdavimo priemones. Norint užtikrinti nuolatinę veikimą, šios įstaigos remiasi saulės baterijomis, akumuliatorių bankais ir didelės naudingumo energijos keitikliais. Tačiau šiuolaikinė ryšių įranga, įrengta šiuose šiltnamiuose, sukelia sudėtingą elektros apkrovos profilį. Dauguma ryšių perdavimo priemonių ir serverių sistemų naudoja aukštos naudingumo jungiamosios maitinimo sistemos (SMPS), kuriose įmontuoti labai dideli vidiniai įėjimo filtro kondensatoriai. Iš energijos keitiklio pozicijos įjungti šių talpinių apkrovų grupę beveik lygiagreti trumpajam jungimui. Talpinių apkrovų sukeliamų ekstremalių įsijungimo srovių valdymas yra būtina užduotis sistemų inžinieriams ir objektų saugos pareigūnams.

Įsijungimo srovių ir kondensatorių įkrovos dinamikos mechanika

Norėdami suprasti, kodėl talpinės apkrovos yra tokios sudėtingos, turime išnagrinėti kondensatorių įkrovos elgseną. Kai kondensatorius neįkrautas, jo elektrinė varža teoriškai lygi nuliui. Kai kintamosios srovės energija momentaliai paduodama jungiamosios maitinimo sistemos įėjimui, vidiniai filtro kondensatoriai įsikrauna milžinišku srovės šuoliu, kad pasiektų veikimo įtampą. Tai vadinama įsijungimo srove.

• Viršutinė vertė ir trukmė: Įsijungimo srovės viršutinė vertė gali lengvai būti 20–100 kartų didesnė už įprastą nuolatinės būklės darbinę prietaiso srovę. Nors šis šuolis trunka tik kelias milisekundes (paprastai 5–50 ms), jo poveikis yra labai sutrikdantis.
• Įtampos nuokrypis: Šis milžiniškas šuolis išsunkia energiją iš maitinimo šaltinio, sukelia laikiną įtampos kritimą (įtampos nuokrypį) pagrindinėje kintamosios srovės magistralėje. Šis nuokrypis gali priversti kitus jautrius įrenginius, prijungtus prie tos pačios magistralės, paleisti iš naujo arba netinkamai veikti.
• Kontaktų iškaita: Ekstremali srovė gali sukelti kontaktų iškaitą relėse ir grandinės pertraukikliuose, dėl ko susidaro kontaktų įdubimai, suvirinimas ir per anksti pasibaigia jungiklių komponentų tarnavimo laikas.

Jei galios keitiklis neturi protingos paleidimo logikos, jis šią didžiulę įsijungimo srovę interpretuos kaip trumpąją grandinę ir nedelsiant išsijungs, kad apsaugotų savo vidinius galios jungiklius (IGBT), neleisdamas telekomunikaciniam bunkeriui paleisti.

Minkšto paleidimo grandinių projektavimas: aktyvūs rezistoriai, NTC rezistoriai ir PWM valdymas

Norint saugiai paleisti didelės galios telekomunikacinę įrangą, galios konvertavimo sistemos turi įdiegti minkšto paleidimo logiką. Tai pasiekiamą naudojant tris pagrindinius projektavimo metodus, kurių kiekvienas turi unikalius veikimo charakteristikas:

• Neigiamos temperatūros koeficiento (NTC) termistoriai: NTC termistorius įjungiamas nuosekliai su kintamosios srovės išvestimi. Kai jis šaltas, NTC turi didelę varžą, ribodamas pradinę įsijungimo srovę. Kai srovė teka, NTC įšyla, todėl jo varža sumažėja iki labai žemos reikšmės, leisdama normaliai tekėti srovei. Nors šis sprendimas yra paprastas ir pigus, NTC termistoriams reikia laiko atvėsti, kad vėl galėtų apsaugoti sistemą. Jei trumpai nutrūksta maitinimas ir po to maitinimas nedelsiant atstatomas, įkaitęs NTC negali riboti įsijungimo srovės, todėl sistema lieka pažeidimų rizikoje. Dėl to NTC termistoriai netinka aukštos patikimumo ryšių technikos objektams.
• Aktyvieji serijiniai varžos elementai su relės apėjimu: šiame projekte įkrovos pradžioje nuosekliai su ja jungiamas galios varžos elementas, kad būtų apribojama srovė. Kai invertoriaus valdymo logika nustato, kad išėjimo įtampa stabilizavosi (kas rodo, kad kondensatoriai beveik įkrauti), apėjimo relė užsidaro, trumpuoju jungimu pašalindama varžą ir leisdama tiesioginę, mažos varžos maitinimo srovę. Tai patikima B2B sprendimo schema, tačiau fizinių relės yra mechaniniai komponentai, kurie dėl naudojimo susidėvi.
• Įtampų moduliavimas pagal impulsų trukmę (PWM) – švelnus paleidimas: tai pačios pažangiausios, visiškai elektroninės (be judančių dalių) technologijos versija. Vietoj fizinės varžos invertoriaus mikroprocesoriumi valdoma programinė įranga dinamiškai padidina išėjimo kintamosios srovės įtampą nustatytu paleidimo laikotarpiu (paprastai 1–3 sekundės). Palaipsniui padidinant įtampą nuo nulio iki nominalios kintamosios srovės reikšmės, žemiau esančių kondensatorių įkrovos srovė tiksliai kontroliuojama, o įprastinis įsijungimo srovės šuolis visiškai pašalinamas.

Žemo įtampos nuokrypių ir sistemos išsijungimų prevencija paleidimo metu

Sistemos inžinieriams, kurie projektuoja nuotolinių ryšių energijos tiekimo sistemas, PWM pagrįsta minkšto paleidimo logika yra veiksmingiausias būdas užkirsti kelią sistemos paleidimo sutrikimams. Palaipsniui padidinant įtampą, inversija užtikrina, kad:

• Stovus srovės pratekėjimas: akumuliatorių bankas nėra veikiamas staigaus, didelio srovės krantinio, kuris gali sukelti akumuliatorių įtampų kritimą žemiau inversijos prietaiso mažos įtampos išjungimo slenksčio ir sukelti nedelsiant sistemos išsijungimą.
• Netikri trikdžiai neįvyksta: inversijos prietaiso vidinės pernelyg didelės srovės apsaugos algoritmai nesuklaidinami nekenksmingų kondensatorių įkrovos srovių, todėl išvengiama netikrų užraktų ir užtikrinamas sklandus bei patikimas paleidimo seka.
• Mažesnis apkrovimas: žemyn esančios laidų, jungiklių ir apsauginių saugiklių elektrinė ir mechaninė apkrova žymiai sumažėja, todėl visos nuotolinio ryšio objekto infrastruktūros tarnavimo laikas pailgėja.

Apsaugant akumuliatorių valdymo sistemas (BMS) izoliuotose vietose

Šiuolaikiniai telekomunikaciniai būdai vis dažniau keičia tradicines švino-rūgštinės akumuliatorių sistemas į aukštos energijos tankio litio geležies fosfato (LiFePO4) akumuliatorių sistemas. Šie litio akumuliatoriai įdiegę išmaniąsias akumuliatorių valdymo sistemas (BMS), kurios apsaugo elementus nuo per didelės srovės ir trumpųjų jungčių.

Tačiau litio akumuliatorių valdymo sistema (BMS) yra labai jautri. Jei prie akumuliatorių banko prijungiamas invertorius be minkšto paleidimo logikos, invertoriaus pačių didelių įėjimo kondensatorių pradinis įkrovimas gali aktyvuoti litio BMS per didelės srovės apsaugą. Tai sukelia akumuliatoriaus išsijungimą ir sistemą užrakina paleidimo cikle.

Pasirinkus invertorių su įmontuota minkšto paleidimo logika tiek nuolatinės srovės (DC) įėjime, tiek kintamosios srovės (AC) išėjime, inžinieriai gali užtikrinti, kad pradinės įkrovimo srovės niekada neviršytų litio BMS griežtų saugos ribų, taip apsaugodami akumuliatorių turtą ir užtikrindami sklandų, nerūpestingą sistemos paleidimą.

JYINS telekomunikacinio lygio invertoriai su išmaniąja minkšto paleidimo valdymo sistema

JYINS yra pirmaujantis aukštos patikimumo klasės energijos konvertavimo įrangos gamintojas, o mūsų telekomunikacinės klasės grynoji sinusinės bangos invertoriai sukurti specialiai, kad būtų galima tvarkyti labiausiai reikalaujančias talpines apkrovas.

Mūsų invertoriai turi patentuotus skaitmeninius „soft-start“ (minkšto paleidimo) algoritmus, kuriais valdo didelio greičio mikroprocesoriai. Įjungus prietaisą, JYINS valdiklis palaipsniui padidina kintamosios srovės išvesties įtampą nuo 0 V iki 230 V per lygią 2,5 sekundės trukmės kreivę. Šis kontroliuojamas įtampų padidinimas leidžia dideliems filtrasio kondensatoriams, esantiems žemiau esančiuose telekomunikacinėse maitinimo šaltiniuose, lėtai ir saugiai įkraustis.

Mūsų įranga taip pat apima aktyviuosius nuosekliuosius varžos grandinius su stipriais kietosiomis būsenos aplenkimo jungikliais, užtikrinančiais antrąjį, įrangos lygio, įtampų viršukų apsaugos sluoksnį. Šis dviejų sluoksnių požiūris užtikrina, kad JYINS invertoriai saugiai paleistųsi net esant maksimaliai nustatyta talpinei apkrovai, neįsijungdami apsaugos režimo ir nekeliant įtampos nuosmukio nuolatinės srovės akumuliatorių baterijoje.

Integruodami savo nuošaliuose ryšių stotyse JYINS invertorius su išmania įsijungimo technologija, pasirenkate sistemą, kuri grindžiama nekompromisinės elektros saugos, aukštos patikimumo ir ilgalaikės ištvermės principais. Mūsų B2B inžinerijos komanda yra pasirengusi padėti suprojektuoti ir optimizuoti jūsų autonominę energijos sistemas, kad užtikrintų tvirtą ir nepersitrukdantį ryšį.