मेगावाट द्विदिश डीसी सोर्स सिंक: पैरेललिंग के ज़रिए निर्माण

एक मेगावाट द्विदिश डीसी सोर्स सिंक टेस्ट बेंच बनाया जाता है, एक ही बॉक्स के रूप में खरीदा नहीं जाता। ActionPower का NEXUS 2000 V और 4500 A पर 5 MW तक पहुँचता है; इसका TITAN बैटरी सिम्युलेटर 10 MW तक केवल कई 2000 V/1400 A यूनिट्स को पैरेलल में चलाकर स्केल होता है, ActionPower के अनुसार। AMETEK के Mi-BEAM और i-BEAM प्लेटफ़ॉर्म भी वही नियम अपनाते हैं — क्रमशः 1.2 MW और 1.3 MW, दोनों ही किसी एक फ्रेम के बजाय पैरेलल मॉड्यूल्स के ज़रिए हासिल किए जाते हैं, AMETEK Programmable Power के अनुसार। Chroma की नवीनतम द्विदिश डीसी लाइन, जो सीधे बैटरी टेस्ट और सिमुलेशन के लिए बनाई गई है, भी इसी तर्क पर आधारित है। यदि आप मेगावाट-क्लास बेंच स्पेसिफाई कर रहे हैं, तो असली डिज़ाइन सवाल बॉक्स के आकार का नहीं है — यह है कि कैबिनेट्स आपस में कैसे संवाद करते हैं।

EV और कमर्शियल-ट्रक पैक टेस्ट बेंच को MW क्षेत्र में उतनी तेज़ी से धकेल रहे हैं जितनी तेज़ी से सिंगल-चेसिस सप्लाई उनका साथ नहीं दे पातीं। इस मांग का जवाब देने वाला हर वेंडर इसे एक ही तरीके से करता है: छोटे द्विदिश कैबिनेट्स के मास्टर/स्लेव ऐरे को पैरेलल करना, न कि कोई एक कस्टम-निर्मित विशाल यूनिट। यही इस साल सेवा में जाने वाले हर मेगावाट बैटरी पैक टेस्ट बेंच के पीछे की आर्किटेक्चर कहानी है, और जब कोई लैब पैक-स्तर से प्लेटफ़ॉर्म-स्तर की टेस्टिंग की ओर बढ़ती है तो यही हमसे सबसे ज़्यादा पूछा जाता है।

तीन वेंडर, हर मेगावाट द्विदिश डीसी सोर्स सिंक के पीछे एक ही आर्किटेक्चर

तीनों प्रमुख सप्लायरों में से किसी के भी आँकड़े देखें, पैटर्न दोहराता है। AMETEK का Mi-BEAM 12.5–37.5 kW मॉड्यूल्स के रूप में शिप होता है और अपनी 1.2 MW सीमा तक तभी पहुँचता है जब कई मॉड्यूल्स को एक ही कंट्रोल स्कीम के तहत पैरेलल किया जाता है। i-BEAM सीरीज़ एक सिंगल सिस्टम के रूप में 650 kW पर और यूनिट्स को पैरेलल चलाने पर 1.3 MW पर अधिकतम पहुँचती है — AMETEK Programmable Power बताता है कि दोनों आँकड़े पैरेलल ऑपरेशन पर लागू होते हैं, किसी एक चेसिस पर नहीं।

ActionPower का डेटा उच्चतर पावर बैंड में भी वही बात दर्शाता है। NEXUS डीसी पावर सप्लाई की रेटिंग 2000 V, 4500 A, 5 MW है, जिसे ActionPower ने हाई-पावर इम्प्लीमेंटेशन के लिए एक स्केलेबल आर्किटेक्चर बताया है। इसका TITAN बैटरी सिम्युलेटर, 2000 V और 1400 A पर, विशेष रूप से पैरेलल ऑपरेशन मोड के ज़रिए 10 MW तक पहुँचता है — न कि किसी एक 10 MW यूनिट के रूप में। Chroma भी अपनी नवीनतम द्विदिश डीसी लाइन को इसी तरह पेश करता है: MW स्केल पर बैटरी टेस्ट और सिमुलेशन के लिए लक्षित, जो किसी एक कस्टम चेसिस के बजाय पैरेलल में चलने वाले छोटे ब्लॉक्स से बनी है।

मेगावाट बैटरी पैक टेस्ट बेंच स्पेसिफाई करने वाले किसी भी व्यक्ति के लिए निष्कर्ष यह है: कोई भी सप्लायर सिंगल-बॉक्स MW समाधान नहीं भेजता। किसी भी द्विदिश डीसी पावर सप्लाई डेटाशीट में हर MW-क्लास आँकड़ा एक पैरेलल-ऐरे आँकड़ा होता है। यही कारण है कि पैरेलल द्विदिश डीसी पावर सप्लाई का मूल्यांकन करने का मतलब है सिंगल-यूनिट स्पेक शीट से आगे बढ़कर ऐरे-स्तरीय व्यवहार को देखना — आपको कितने कैबिनेट्स चाहिए, वे कैसे सिंक्रोनाइज़ होते हैं, और ऐरे एक इंस्ट्रूमेंट के रूप में कैसा प्रदर्शन करता है।

कैबिनेट्स के बीच मास्टर/स्लेव सिंक्रोनाइज़ेशन और करंट शेयरिंग

हर पैरेलल द्विदिश ऐरे को एक कैबिनेट की ज़रूरत होती है जो मास्टर की भूमिका निभाए। मास्टर आपका सेटपॉइंट स्वीकार करता है — वोल्टेज, करंट, या पावर — और एक सिंक्रोनाइज़ेशन बस के ज़रिए हर स्लेव कैबिनेट को आनुपातिक कमांड वितरित करता है। इसके बिना, कैबिनेट्स भटक जाते हैं: एक यूनिट सोर्स कर रही होती है जबकि दूसरी सिंक करना शुरू कर देती है, और नतीजा साफ चार्ज या डिस्चार्ज करंट के बजाय सर्कुलेटिंग करंट के रूप में सामने आता है।

करंट शेयरिंग टॉलरेंस

व्यवहार में, हम पैरेलल बैंक में कैबिनेट्स के बीच ±1–2% के भीतर करंट शेयरिंग निर्धारित करते हैं। इससे ज़्यादा टाइट रखने से बिना किसी टेस्ट लाभ के लागत बढ़ती है; इससे ज़्यादा ढीला रखने पर एक कैबिनेट लोड का असमान रूप से बड़ा हिस्सा वहन करता है, तेज़ी से घिसता है, और ऐरे के रेटेड पावर तक पहुँचने से पहले ही अपनी खुद की सुरक्षा ट्रिप कर देता है।

केबलिंग और बस बार लेआउट

कैबिनेट्स के बीच केबल और बस बार की लंबाई मेल खानी चाहिए, न कि सिर्फ़ पर्याप्त रूप से रेटेड होनी चाहिए। मास्टर के आउटपुट और प्रत्येक स्लेव के आउटपुट के बीच असमान इम्पीडेंस करंट शेयरिंग को तिरछा कर देती है, भले ही कंट्रोल लूप अन्यथा सही हो। 2250 V, मल्टी-कैबिनेट बेंच पर, हम भौतिक निर्माण में किसी भी और चीज़ से पहले सिमेट्रिकल बस बार रन बिछाते हैं।

पूरे ऐरे के लिए सिंगल-पॉइंट SCPI/CAN कंट्रोल

आपके टेस्ट सॉफ़्टवेयर को यह जानने की ज़रूरत नहीं होनी चाहिए कि DUT टर्मिनल्स के पीछे छह कैबिनेट्स हैं। LAN पर SCPI आपको ऐरे के सेटपॉइंट्स और रीडबैक के लिए एक ही एड्रेस देता है; CAN तेज़ कैबिनेट-टू-कैबिनेट हैंडशेक संभालता है जो किसी ट्रांज़िएंट के दौरान मास्टर और स्लेव्स को तालमेल में रखता है — एक लोड डंप, एक फ़ास्ट-चार्ज स्टेप, एक फॉल्ट। अगर आपकी कंट्रोल लेयर को हर कैबिनेट को अलग-अलग एड्रेस करना पड़ता है, तो आपने एक टेस्ट बेंच नहीं बल्कि एक इंटीग्रेशन प्रोजेक्ट अपना लिया है।

यहीं पर एक मेगावाट द्विदिश डीसी सोर्स सिंक ऐरे आपस में असंबद्ध सप्लाई के एक ढेर को तार से जोड़ने की तुलना में अपनी उपयोगिता साबित करता है। एक सच्चा पैरेलल सिस्टम एक सोर्स/सिंक के रूप में, एक सीमा सेट के साथ, एक फॉल्ट स्टेट के साथ, और आपके टेस्ट सीक्वेंसर में एक डेटा स्ट्रीम के साथ रिपोर्ट करता है — चाहे वह NS81000 बैटरी सिमुलेशन सॉफ़्टवेयर हो या आपकी अपनी SCADA लेयर।

मेगावाट भर ऊष्मा अवशोषित करते समय रीजनरेटिव सिंकिंग अनिवार्य क्यों है

किलोवाट स्केल पर, रेज़िस्टिव डंपिंग एक असुविधा भर है — अतिरिक्त ऊष्मा, एक बड़ा चिलर, एक ऊँचा बिजली बिल। मेगावाट स्केल पर, यह व्यावहारिक नहीं रहता। 1 MW डिस्चार्ज पावर को रेज़िस्टिव ऊष्मा के रूप में डंप करने का मतलब है हर डिस्चार्ज साइकल की पूरी अवधि के लिए कमरे से लगातार लगभग 1 MW ऊष्मा बाहर निकालना। यह एक लैब एक्सेसरी नहीं, बल्कि एक छोटी औद्योगिक प्रक्रिया जितना बड़ा समर्पित चिलर प्लांट है।

रीजनरेटिव सिंकिंग उस ऊर्जा को इसके बजाय मेन्स को वापस लौटा देती है, आमतौर पर आधुनिक द्विदिश प्लेटफ़ॉर्म्स पर 90% से ऊपर की राउंड-ट्रिप एफिशिएंसी पर। लगातार चार्ज/डिस्चार्ज साइकल चलाने वाले हाई-पावर बैटरी पैक साइक्लर के लिए, यह एफिशिएंसी अंतर ही उस बेंच के बीच का फर्क है जो रातभर बिना निगरानी के चलती है और उस बेंच के बीच जिसे अपने खुद के सबस्टेशन की ज़रूरत होती है। यही कारण है कि बाज़ार में हर MW-स्केल बैटरी टेस्ट पावर सप्लाई — AMETEK की, ActionPower की, Chroma की, हमारी — डिफ़ॉल्ट रूप से रीजनरेटिव है, कोई विकल्प नहीं।

2250 V कैबिनेट्स को स्टैक करके एक मेगावाट-क्लास पैक टेस्ट बेंच बनाना

यही तर्क हमारे अपने 2250 V द्विदिश डीसी पावर सप्लाई के पीछे है। EV या कमर्शियल-ट्रक पैक के लिए मेगावाट बैटरी पैक टेस्ट बेंच बनाने वाले ग्राहक कोई एक कस्टम-इंजीनियर्ड 1 MW चेसिस कमीशन नहीं करते — वे एक साझा मास्टर कंट्रोलर के अधीन कई 2250 V-क्लास कैबिनेट्स को स्टैक करते हैं, बिल्कुल उसी तरह जैसे AMETEK और ActionPower अपने प्लेटफ़ॉर्म्स को स्केल करते हैं। एक कैबिनेट जोड़ें, बेंच में लगभग उसकी रेटेड पावर जोड़ें, और कंट्रोल सॉफ़्टवेयर तथा टेस्ट सीक्वेंस को बरकरार रखें जिन्हें आपने पहली यूनिट पर पहले ही वैलिडेट कर लिया था।

इस तरह स्केल करने से पावर इलेक्ट्रॉनिक्स से आगे भी योजना बनानी पड़ती है:

• समर्पित ट्रांसफार्मर क्षमता जो सिर्फ़ पीक ड्रॉ के लिए नहीं बल्कि पीक रीजनरेटिव फीडबैक के लिए साइज़ की गई हो
• IEEE 1547 या EN 50549 के अनुसार यूटिलिटी इंटरकनेक्शन समझौता और एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा
• पॉइंट-ऑफ़-कॉमन-कपलिंग हार्मोनिक फ़िल्टरिंग और पावर क्वालिटी मॉनिटरिंग
• संयुक्त ऐरे करंट के लिए रेटेड स्विचगियर, न कि हर कैबिनेट के नेमप्लेट करंट के लिए
• एक कमीशनिंग सीक्वेंस जो किसी भी स्लेव कैबिनेट से पहले मास्टर कंट्रोलर को ऊर्जान्वित करे

इनमें से कुछ भी असाधारण नहीं है, लेकिन कैबिनेट्स पहुँचने से पहले इन सबकी योजना बनानी ज़रूरी है। जो लैब 1 MW पैरेलल ऐरे को उसी पावर सप्लाई की छह इकाइयों के रूप में मानती है जो उसके पास पहले से है, उसे आमतौर पर कमीशनिंग के समय पता चलता है कि इनकमिंग सप्लाई, स्विचगियर, या ग्रिड एग्रीमेंट छह कैबिनेट्स को एक साथ डिस्चार्ज करने के लिए साइज़ नहीं किया गया था।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न: मेगावाट द्विदिश डीसी सोर्स सिंक टेस्ट बेंच

1 MW बैटरी पैक टेस्ट बेंच के लिए मुझे कितने कैबिनेट्स चाहिए?

अपने लक्षित पावर को एक कैबिनेट की रेटेड पावर से विभाजित करें, फिर ऊपर की ओर राउंड करें और रिडंडेंसी के लिए एक अतिरिक्त स्लॉट जोड़ें। 250 kW-क्लास कैबिनेट्स से बनी बेंच को 1 MW प्लस हेडरूम के लिए चार यूनिट्स की ज़रूरत होती है; सटीक संख्या आपके चुने गए वोल्टेज क्लास और करंट रेटिंग पर निर्भर करती है।

क्या मैं एक पैरेलल ऐरे में अलग-अलग वोल्टेज क्लास मिला सकता हूँ?

नहीं। मास्टर/स्लेव सिंक्रोनाइज़ेशन और करंट शेयरिंग यह मानकर चलते हैं कि पूरे ऐरे में वोल्टेज और करंट रेटिंग मेल खाती हैं। मिश्रित क्लासेज़ को अपने खुद के मास्टर के साथ अलग ऐरे की ज़रूरत होती है, जिन्हें पावर-हार्डवेयर स्तर पर नहीं बल्कि टेस्ट-सीक्वेंसर स्तर पर समन्वित किया जाता है।

क्या कैबिनेट्स को पैरेलल करने से विश्वसनीयता घटती है?

आमतौर पर यह इसे बेहतर बनाता है। छह-कैबिनेट ऐरे में एक कैबिनेट खोने से उपलब्ध पावर लगभग एक-छठा घट जाता है; सिंगल-चेसिस डिज़ाइन में एकमात्र यूनिट खोने से टेस्ट पूरी तरह रुक जाता है। इसका ट्रेड-ऑफ़ अतिरिक्त सिंक्रोनाइज़ेशन हार्डवेयर है, इसलिए करंट शेयरिंग टॉलरेंस और CAN बस हेल्थ की लगातार निगरानी करना ज़रूरी है।

क्या मेगावाट-स्केल बेंच के लिए मुझे अलग ग्रिड कनेक्शन चाहिए?

लगभग हमेशा, हाँ। कुछ सौ kW से ज़्यादा रीजनरेटिव फीडबैक के ऊपर, अधिकतर साइट्स को यूटिलिटी इंटरकनेक्शन समझौता, समर्पित ट्रांसफार्मर क्षमता, और एंटी-आइलैंडिंग सुरक्षा की ज़रूरत होती है। इसे पावर हार्डवेयर के ऑर्डर के साथ-साथ ही प्लान करें, इसके पहुँचने के बाद नहीं।

अपना खुद का मेगावाट-क्लास ऐरे स्पेसिफाई करना

अगर आप MW स्केल पर EV या कमर्शियल-ट्रक पैक टेस्टिंग के लिए एक बेंच स्कोप कर रहे हैं, तो किसी गोल पावर नंबर से नहीं, बल्कि पैक की वास्तविक चार्ज/डिस्चार्ज प्रोफ़ाइल से शुरुआत करें। हमारा EV और बैटरी पैक टेस्ट पावर सप्लाई पेज पैक स्तर पर वोल्टेज, करंट, और साइकलिंग आवश्यकताओं को कवर करता है, और यह कि वे 2250 V-क्लास कैबिनेट्स के पैरेलल ऐरे पर कैसे लागू होती हैं। → अपने पैक के अनुसार साइज़ किए गए कैबिनेट काउंट और कंट्रोल आर्किटेक्चर के लिए कोटेशन का अनुरोध करें।