지속적인 운영을위한 모듈 식 전원 공급 장치 : 새로운 에너지, 철도, 산업 통제를위한 안정적인 전력 & 통신

14 Aug, 2025 2:54pm

1. 소개 — 지속적인 작동이 중요한 이유

현대 인프라는 점점 중단되지 않은 전력 전달을 요구하고 있습니다. 재생 가능-에너지 플랜트, 철도 신호, 산업 자동화 라인 및 통신 기지국은 종종 24/7은 가동 중지 시간이 거의 없습니다. 모듈 식 전원 공급 장치 (MPS) — 더운-교체, 확장 가능 및 서비스 가능한 빌딩 블록 — 이러한 환경에서 고 가용성, 유지 관리 및 열 요구를 충족시키는 선호되는 아키텍처입니다.

연속 시스템을위한 MP의 주요 이점에는 중복성, 온라인 서비스 가능성이 있습니다. (더운-교환), 확장 용량, 더 쉬운 열 관리 및 단순화 된 현장 교체 — 이 모든 것은 수리 시간을 단축시킵니다 (mttr) 시스템 가동 시간을 개선합니다.

2. 큰-그림 데이터 및 트렌드

배터리 에너지 저장은 2023 년 가장 빠르게 성장하는 에너지 기술글로벌 배포가 대략 추가됩니다 42 GW 그해 배터리 저장 용량 — 전년도의 두 배 이상 — 가변적 인 재생 가능 생성의 균형을 맞추기 위해 빠른 흡수를 반영합니다. 이 빠른 성장은 강력한 DC에 대한 수요를 주도하고 있습니다/DC 및 AC/두 그리드를위한 DC 모듈 식 전력 시스템-규모와 뒤에-그만큼-미터 설치 (배터리 및 안전한 에너지 전환 — IEA,,, 그리드-에너지 저장 데이터를 스케일 — IEA).
국제 에너지 기관 (IEA) 에너지 전환을 지원하기 위해 그리드를 강조합니다-스케일 스토리지는 실질적으로 스케일링해야합니다 — IEA 시나리오는 멀티를 나타냅니다-백-gw to> 1 tw-시나리오에서 2030 년까지의 야망 (그리드-에너지 스토리지 개요를 규모하십시오 — IEA).
통신 부문이 설명합니다 ~2–3% 글로벌 전기 소비의; 네트워크 운영자는 백업 배터리를 점점 더 변환합니다-유연한 자산으로의 사이트 전원 모듈 (예를 들어, 가상 발전소) 높이를 찾는 동안-네트워크 가동 시간 및 효율성을 극대화하기위한 신뢰성 모듈 식 전력 시스템 (통신 네트워크의 에너지 효율 — GSMA).

3. 지속적인 운영을위한 핵심 기술 과제

열 관리 & 평생 트레이드 오프
연속 작동은 전력 모듈의 평균 사례 온도를 높입니다. 10마다°C 구성 요소 온도 상승은 예상 수명을 크게 줄일 수 있습니다. (Arrhenius가 일반적으로 모델링합니다-수명 가속도를 입력하십시오). 좋은 MPS 디자인은 효율적인 대류를 사용합니다/강제 공기 흐름, 낮음-손실 변환 단계 및 보수적 인 열 비극.
가변 하중의 전압 안정성
재생 가능 및 산업 부하는 매우 역동적 일 수 있습니다. 높은 대역폭 조절, 낮은 출력 리플 및 빠른 과도 응답은 민감한 하중에 필수적입니다. (예를 들어, 인버터, 제어 전자 제품 및 RF 전면 끝).
신뢰성, 중복성 & 서비스 가능성
N+1 (또는 2n) 모듈 식 중복성, 뜨거운-전원 모듈 및 예측 모니터링을 교체하십시오 (온도, 전류, 팬 속도, 커패시터 건강) 계획되고 계획되지 않은 가동 중지 시간을 줄입니다.
에미/시끄러운 환경에서의 EMC 및 안전
철도와 무거운-산업 환경은 엄격한 EMC 제약을 부과합니다. 철도 EMC 및 IEC 제품 안전 표준에 대한 EN 50121 제품군 준수는 인증 가능한 배치에 필수적입니다. (EN 50121 철도 EMC 표준,,, IEC 62368-1 제품 안전 표준).
배터리 & 백업 통합
통신 기지국 및 많은 BESS 설치는 배터리 백업에 따라 다릅니다. 모듈 설계는 넓은 입력 범위, 배터리 충전을 지원해야합니다/방출 제어 및 리튬 및 고급 리드와의 호환성-통신 사이트에 산성 화학이 권장됩니다 (통신 네트워크의 에너지 효율 — GSMA,,, 모바일 용 녹색 전력 — GSMA).

4. 새로운 에너지의 모듈 식 전원 공급 (PV, 바람, 베스)

사용 사례 :

PV 인버터 보조 공급, 플랜트 제어 캐비닛, SCADA 노드 및 SCC 랙.
그리드-에지 BESS 변환기 및 DC 분포; 하이브리드 AC의 양방향 모듈/DC 마이크로 그리드.

디자인 우선 순위 :

일반적인 운영 지점에서 고효율 (낮은 손실은 냉각 요구와 운영 비용을 줄입니다).
스트링 인버터 또는 배터리 문자열에서 변동하는 DC 버스 전압을 수용하기위한 넓은 입력 전압 범위.
모듈 식 DC/공장 가동 중간없이 중복 버스 수유 및 유지 보수를위한 DC 벽돌.
배터리 에너지 시스템의 준수 및 안전 (열 런 어웨이 완화, 격리 모니터링).

데이터 & 이론적 해석:

빠른 배터리 배치 (42 GW가 2023 년에 추가되었습니다) Multi에 대한 IEA 투영-2030 년까지 수백 GW의 에너지 저장 (배터리 및 안전한 에너지 전환 — IEA).

5. 철도 교통 응용 프로그램

사용 사례 :

신호&연동 전력, 온보드 전자 장치, 트랙 사이드 통신 및 승객 정보 시스템.

디자인 우선 순위 :

신호 및 원격 측정과 관련된 EN 50121 부품을 충족하기위한 강력한 EMC 면역 및 통제 배출 (en 50121-4 철도 신호 표준).
감독 된 전환 및 실패를 유지하기위한 Galvanic 분리를 갖춘 중복 파워 레일-안전한 운영.
견고한 기계적 포장, 진동/충격 내성 및 넓은 온도 범위.

모범 사례 :

분리 된 전원 도메인을 구현하십시오 (제어/논리 대 높음-파워 트랙션/보조) 교차를 피하기 위해 분리 된 모듈 식 소모품과 로컬 필터링으로-도메인 간섭.

6. 산업 제어 시스템

사용 사례 :

PLC 랙, 모션 컨트롤러, 서보 증폭기, 센서 네트워크 및 공장 O&M 시스템 24/7.

디자인 우선 순위 :

연속 부하에서 결정 론적 성능, ADC의 저 출력 노이즈/DAC 및 센서 전면-끝 및 안전 준수 (IEC 62368-1 제품 안전 표준).
중복n+1 임계 라인에 대한 모듈 구성; 예측 유지 보수를 트리거하기위한 원격 건강 원격 측정.

모니터링하는 메트릭 :

모듈 패밀리 당 MTBF 및 MTTR 통계, 커패시터 ESR 성장, 팬 실패율 및 온도 온도 추세 — 이를 사용하여 유지 보수 간격 및 예비 스톡을 조정하십시오.

7. 통신 엔지니어링

사용 사례 :

매크로/마이크로베이스 스테이션 Power Backendend, Edge Data Nodes, BTS UPS 인터페이스.

디자인 우선 순위 :

높은 가동 시간 기대; 많은 운영자가 5 개를위한 디자인-나이트 또는 그 가까이-중요한 링크에 대한 지속적인 가용성. 통신 네트워크는 에너지이기 때문에 에너지 효율은 핵심입니다-강한 (~2–3% 글로벌 전기) (통신 네트워크의 에너지 효율 — GSMA).
Telecom에 전형적인 UPS 및 배터리 화학으로 작동 할 설계 모듈 (긴 사이클-생명, 넓은 온도 작동); 배터리 상태, 충전주기 및 나머지 용량에 대한 원격 측정법을 제공합니다.

8. 디자인 & 배포 고려 사항 (실제 점검 목록)

중복 토폴로지 — N+1 또는 2n; 더운-스왑 기능은 정전을 최소화하기 위해 필수적입니다.
열의 & 기계 디자인 — 활성 공기 흐름, 주변 온도를위한 파괴, 트랙 사이드의 먼지 여과/산업 인클로저.
모니터링 & 예측 유지 보수 — SNMP/모드 버스/TCP 원격 측정; 추세 분석을위한 클라우드 로깅.
표준 & 인증 — IEC 62368-1, EN 50121 및 기타 지역 EMC/제품 안전 요구 사항 (IEC 62368-1 제품 안전 표준,,, EN 50121 철도 EMC 표준).
수명주기 & 노후화 계획 — 긴 제품 로드맵 및 보장 된 교체가있는 공급 업체.

9. 미니 사례 연구

A. PV + 베스 공장 — 중복 뜨거운-DC를 바꾸십시오/DC 선반은 가동 시간을> 99.9로 향상시켰다% (배터리 및 안전한 에너지 전환 — IEA).
B. 도시 지하철 신호 — en 50121-준수 모듈은 간섭 사건을 줄였습니다 (en 50121-4 철도 신호 표준).
C. 통신 옥상 매크로 사이트 — 현대 배터리 화학 & 원격 측정법 향상 가용성 (모바일 용 녹색 전력 — GSMA).