パワーキャビネット業界の知識分析

製品の定義

DC デルタ整流器キャビネットは、変電所、発電所、通信基地局、鉄道交通機関、データセンター、スマートグリッド用に特別に設計された DC 電源装置の一種です。主に110kV以下の電力系統の制御負荷、電力負荷、非常照明用に安定した信頼性の高い無停電直流電源を供給します。通常の AC 配電キャビネットとは異なり、DC 電源キャビネットの核となる価値は、AC 主電源が遮断された場合でも、内部バッテリーパックに依存して保護装置、制御ループ、および非常用照明に電力を供給し続けることができることであり、それによって障害分離機能と電源システムの動作継続性が停電によって失われないことが保証されます。

完全な DC 電源キャビネットは、通常、AC 入力システム、充電モジュールアレイ、バッテリーパック、監視ユニットの 4 つの部分で構成され、4 つのリモート機能 (テレメトリ、リモートコントロール、リモートシグナリング、リモート調整) をサポートし、無人操作が可能です。 DC デルタ整流器キャビネットの製品定義では、出力電圧レベルはコア仕様パラメータ - の一般的な DC 出力には、110V (負荷制御用)、220V (電力負荷および保護装置用)、および 48V (通信機器用) が含まれます。異なる電圧レベルは、異なる充電管理戦略と絶縁監視要件に対応します。電気キャビネットの価格は包括的な調査項目ですが、DC 電源キャビネットの場合、バッテリーパックが価格構造の中で最も高い割合を占めることがよくあります (キャビネット全体のコストの最大 40% 以上)。したがって、選択する際には、キャビネット自体の価格に焦点を当てるだけでなく、バッテリーの種類と容量のフルライフコストを総合的に評価する必要があります。

power supply cabinet

システムアーキテクチャと製品設計

最新の DC 電源キャビネットは一般に、モジュール式のインテリジェントな階層型設計アイデアを採用しています。そのコアアーキテクチャは、通常、エネルギー変換層、エネルギー貯蔵バッファ層、インテリジェント制御層の 3 つのレベルに分割できます。各層は内部通信バスを通じて連携して動作します。エネルギー変換層の中核は、高周波スイッチング充電モジュールです。LLC 共振などのソフトスイッチングトポロジを使用して、三相 380V AC 入力を安定した DC 出力に変換します。-変換効率は 93% 以上に達し、力率は 0.92 以上です。充電モジュールは N+1 個のホットバックアップ構成 - を採用しています。つまり、実際に必要なモジュール数は N 個で、予備モジュールが追加されています。動作中のモジュールに障害が発生した場合、システム出力に影響を与えることなく、予備のモジュールが自動的に挿入されます。すべてのモジュールはホットスワップをサポートしており、運用および保守担当者は停電することなく障害のあるモジュールを交換できます。-モジュール間の出力電流の不均衡は最大 ±3% 未満です。エネルギー貯蔵バッファ層は主にバッテリーパックで構成されます。バルブ-密閉型鉛蓄電池-が現在主流であり、容量は 17Ah から 1,000Ah まであります。

ハイエンドのアプリケーションシナリオでは、リン酸鉄リチウム電池が徐々に採用されています。{0}サイクル寿命は 5,000 回以上に達し、エネルギー密度はより高くなります。ただし、安全性を確保するには専用のバッテリー管理システムが必要です。インテリジェント制御層はシステムの「頭脳」として、監視モジュール、絶縁監視モジュール、電池検査モジュールを統合します。新世代の監視システムは、大型の LCD タッチスクリーンディスプレイをサポートしており、バス電圧、充電電流、バッテリ端子電圧、セル温度などの数百のパラメータをリアルタイムで監視できます。また、RS485、CAN バス、またはイーサネットインターフェイスを介した 4 つのリモート機能もサポートしており、変電所の SCADA システムまたは DCS システムに簡単にアクセスできます。 eltek キャビネットやデルタ整流器キャビネットなどの国際ブランドの製品システムでも、前述の 3 層アーキテクチャが採用されています。-違いは、充電モジュールのトポロジと監視システムの通信プロトコルスタックの違いにあります - 前者は通信基地局の動的環境監視システムへの適応により注意を払っていますが、後者は電力システムアプリケーションにおける IEC61850 標準のより成熟したサポートを備えています。

the structure of power supply cabinet

コア技術

DC 電源キャビネットの中核テクノロジーは、高周波充電モジュール、インテリジェントなバッテリー管理、システム電源の信頼性という 3 つの方向に重点を置いています。-高周波スイッチング電源技術に関して言えば、最新の DC 電源キャビネットは従来のシリコン整流器やサイリスタ整流器を完全に置き換え、高周波ソフトスイッチング技術を使用して充電モジュールの高効率と低リップル出力を実現しています。--一般的な技術指標には、入力電圧範囲 380V±15% (広範な設計により、電力網の変動が大きい遠隔の変電所に適しています)、リップル係数 0.1% 以下 (リップルが低いことは、バッテリ寿命の延長と下流の制御機器への干渉の低減に有益です)、電流および電圧の安定化精度は ±0.5% より優れています。モジュラー設計の点では、N+1 ホットバックアップとライブホットスワップテクノロジーにより、システムの拡張とメンテナンスが非常に便利になります。- システム負荷が増加した場合、キャビネット全体を交換することなく、追加の充電モジュールを挿入するだけで出力容量を増やすことができます。

バッテリー管理技術に関しては、インテリジェント監視モジュールがバッテリーを均等充電状態とフロート充電状態の間で自動的に切り替え、周囲温度に応じて充電電圧を自動的に調整し（温度補償係数は通常 -3mV/度/単一セル）、高温での過充電や低温での過充電を防ぎます。 AI診断機能を搭載した新世代システム。バッテリーの電圧曲線、内部抵抗の変化傾向、充放電履歴データを分析することで、バッテリーの余寿命予測や交換推奨を行い、定期点検から状態維持への移行を実現します。

Eaton 9390 バッテリーキャビネット、Eaton 9395 バッテリーキャビネット、Eaton 93pm バッテリーキャビネットなどの製品には、上記の技術コンセプトが完全に反映されています。- Eaton のバッテリーキャビネットとサポートする DC 電源システムは、統一された熱管理戦略を採用し、共有温度サンプリングポイントを通じて充電パラメータとバッテリー周囲温度の連動調整を実現し、キャビネット内の温度勾配による単セル間の性能差の拡大を回避します。キャビネット内の電気ソケットは見落とされがちですが、実際には DC デルタ整流器キャビネットの非常に重要な詳細です - メンテナンス用の AC ソケットはキャビネット内に確保しておく必要があります (通常はキャビネットのドアの内側または側壁に設置します)。これにより、運用および保守担当者がラップトップやテスト機器を使用して現場でデバッグできるようになります。{6}}このソケットの電源は監視対象の DC システムから独立しており、個別の漏電保護が必要です。

The Production Processes of power supply cabinet

選定のポイント

選択する際は、次のパラメータに注目してください: バッテリ容量 (下流の負荷の電力と必要なバックアップ時間に基づいて計算)、出力電圧レベル (負荷機器に適合)、充電モジュールの数 (N+1 構成が最小要件)、通信インターフェイスのタイプ (既存の監視システムへのアクセスをサポートするかどうか)。 450w smps のクーラーマスターキャビネットや 650w smps のクーラーマスターキャビネットなどの PC ケース電源の場合、名前には「電源」も含まれていますが、そのアプリケーションシナリオは DC デルタ整流器キャビネットのアプリケーションシナリオとはまったく異なります -。前者はコンピューターケース内に封入された標準のスイッチング電源です。パソコンのマザーボードと周辺機器にのみ電力を供給します。バッテリーインターフェース、絶縁監視、4つのリモート機能は搭載されていないため、使用することはできません。電気キャビネットの価格構成は、技術仕様の違いによって大きく異なります。-、100Ah 鉛蓄電池を搭載した 110V DC 電源キャビネットと、500Ah リン酸鉄リチウム電池を搭載した 220V DC 電源キャビネットの価格は 5 倍以上異なる場合があります。そのため、問い合わせの際には詳細な構成リストを添付する必要があります。