IS200EXIBG1A je základní deska rozhraní mezi budicím můstkem a řídicím systémem v rámci vysokonapěťového frekvenčního měniče General Electric (GE) Innovation Series™. Jako deska rozhraní Exciter Bridge Interface Board (EXIB) přebírá IS200EXIBG1A kritické úkoly bezpečného převodu různých vysokonapěťových zpětnovazebních signálů z budícího můstku SCR na nízkonapěťové řídicí signály a převodu hradlových povelů z ovladače na zapalovací impulsy SCR. Tato deska je namontována na zadní straně výklopného panelu, na kterém je instalována EXIC (Exciter Control Interface Board), která úzce spolupracuje s deskou EXIC prostřednictvím vícevodičového kabelu J1, aby společně plnila všechny funkce rozhraní pro budicí můstek. IS200EXIBG1A je použitelný pro verze pohonu 3300 V i 6600 V.
IS200EXIBG1A integruje pět základních funkčních modulů: úprava signálu zpětné vazby střídavého a stejnosměrného napětí, konverze signálu zpětné vazby budícího proudu, detekce ztráty pojistky Metal Oxide Varistor (MOV), šest izolovaných obvodů pulzního ovladače SCR hradla a přepěťové ochranné hradítko. Tato vysoce integrovaná konstrukce výrazně snižuje počet propojovacích kabelů mezi budicím můstkem a řídicími deskami, čímž se zvyšuje odolnost systému proti rušení a jeho údržba.
Umístění systému a integrace architektury
U vysokonapěťového pohonného systému Innovation Series™ je budicí můstek jádrem pro konverzi energie, které generuje budicí proud generátoru. IS200EXIBG1A je umístěn na vrstvě rozhraní mezi budicím můstkem a řídicí elektronikou. Jeho dopředný kanál přijímá šest příkazů hradla na logické úrovni TTL (GATE1C až GATE6C) z řídicí desky EXIC, které je převádí na pulzy izolovaného hradla s dostatečnou schopností pohonu pro přímé řízení šesti SCR budícího můstku. Jeho zpětnovazební kanál přijímá pět napěťových zpětnovazebních signálů, jeden proudový bočník a tři stavové signály pojistky MOV z budícího můstku. Po úpravě jsou odeslány na desku EXIC přes kabel J1 pro použití řídicím softwarem pro regulaci napětí, regulaci proudu a rozhodování o ochraně.
Deska je napájena ze zdroje 120 V AC přes konektor J12. Integrovaný napájecí modul generuje různá stejnosměrná napětí, včetně +24 V, -24 V, +5 V a ±12 V, pro napájení všech funkčních obvodů na desce. Navíc konektor J15 zavádí +24 V, -24 V a +5 V DC napájení z desky EXIC jako záložní nebo doplňkové napájení.
Podrobné základní funkce
1. Úprava signálu napěťové zpětné vazby
IS200EXIBG1A přijímá vysokonapěťové zpětnovazební signály přímo z budícího můstku SCR prostřednictvím pěti vertikálních stab konektorů (E1 až E5):
E1 (VA), E2 (VB), E3 (VC) : Vstupy třífázového síťového napětí, jmenovitý rozsah 240 až 600 V rms, 50/60 Hz.
E4 (VP) : DC kladný napěťový vstup sběrnice, jehož maximální úroveň napětí je určena třífázovým střídavým vstupním napětím.
E5 (VN) : DC záporný napěťový vstup sběrnice.
Každý z pěti napěťových signálů prochází nezávislou sítí odporového děliče napětí pro úpravu, přičemž každá síť se vztahuje k zemi šasi. Rozdělené analogové signály, úměrné napětí můstku, jsou odesílány na desku EXIC přes odpovídající piny vícevodičového kabelu J1 (měřitelné online na TP502 až TP506). Tato metoda pasivního dělení napětí nevyžaduje žádné další izolační zesilovače, výsledkem je jednoduchá a robustní struktura.
2. Zpětná vazba buzení proudu
Zpětnovazební signál budícího proudu je přiváděn konektorem J2. Tento signál pochází ze stejnosměrného bočníku zapojeného do série s kladnou stejnosměrnou výstupní svorkou budícího můstku. Charakteristika bočníkového výstupu je: 100 mV výstup odpovídá 100 % jeho jmenovitého proudu (proud teče pouze jedním směrem).
Boční signál prochází na desce IS200EXIBG1A následujícím procesem:
Šumový filtr : Potlačuje vysokofrekvenční rušení.
Napěťový zesilovač : Zesiluje signál úrovně mV na úroveň vhodnou pro zpracování.
Převodník napětí na frekvenci (VF převodník) : Lineárně převádí analogové napětí na frekvenční signál.
Deska vydává dva frekvenční signály na logické úrovni:
Proudový zpětnovazební signál (IFB, měřitelný na TP509) : Poskytuje zpětnou vazbu regulátoru budicího proudu s rozsahem přibližně 2,5 PU, což odpovídá 2 MHz.
Časovaný signál zpětné vazby nadproudového modelu (ITOC, měřitelný na TP510) : Má dvojnásobný rozsah než signál proudové zpětné vazby, přibližně 5,0 PU, což odpovídá 2 MHz, používaný pro modelování nadproudové ochrany.
Oba signály jsou posílány do desky EXIC přes kabel J1.
3. Detekce ztráty pojistky MOV
V budicím můstku SCR jsou umístěny tři metal Oxide Varistory (MOV), které jsou propojeny přes třífázové AC vedení, aby absorbovaly komutační přepětí. Každý MOV má na svém vstupním vedení ochrannou pojistku. IS200EXIBG1A shromažďuje signály síťového napětí na straně zátěže tří pojistek prostřednictvím tří vertikálních propojovacích konektorů (E10 pro VMA, E11 pro VMB, E12 pro VMC), v rozsahu od 240 do 600 V rms při 50/60 Hz.
Integrovaný obvod detekce ztráty pojistky nepřetržitě porovnává stav třífázového napětí. Pokud dojde k přepálení některé ze tří pojistek, odpovídající detekční obvod změní svůj výstupní logický stav a ohlásí poruchu desce EXIC prostřednictvím signálního vedení MOV v kabelu J1 (měřitelné u TP508, nízká úroveň indikuje pojistku v pořádku). Na předním panelu jsou umístěny dva indikátory LED: červená kontrolka MNOK (DS41) se rozsvítí, aby signalizovala spálení pojistky, a zelená kontrolka MOK (DS42), když je pojistka v pořádku, poskytuje intuitivní kontrolu stavu pro kontrolu na místě.
4. SCR Gate Drive
Deska IS200EXIBG1A integruje šest plně izolovaných obvodů pulsního zesilovače hradla SCR. Každý obvod přijímá příkaz hradla na logické úrovni TTL z desky EXIC (GATE1C až GATE6C, odpovídající SCR1 až SCR6) prostřednictvím kabelu J1. Po optoizolaci a zesílení výkonu napájí odpovídající SCR přes šest výstupních konektorů hradla J3 až J8.
Výstupní charakteristiky každého obvodu ovladače brány jsou:
Impedance zátěže : 12 Ω zátěžové vedení
Špičkové napětí v otevřeném obvodu : 24 V
Špičkový zkratový proud : 2,0 A
Tato robustní schopnost pohonu zajišťuje, že SCR spolehlivě střílí za všech provozních podmínek. Na předním panelu je šest žlutých LED indikátorů (DS31 až DS36, označené G1 až G6). Rozsvítí se, když je výstup pulsu brány pro odpovídající SCR aktivní, a poskytují intuitivní zobrazení stavu pulsu brány pro ladění a odstraňování problémů.
5. Spouštění brány přepěťové ochrany
Deska IS200EXIBG1A také integruje obvod přepěťové ochrany. Když stejnosměrné výstupní napětí budícího můstku překročí bezpečnou prahovou hodnotu, ochranný obvod automaticky vygeneruje impulz zapalování hradla, čímž přinutí SCR do vedení, aby rozptýlil přebytečnou energii výbojovou cestou, čímž se zabrání poškození napájecích zařízení a izolace přepětím. Tato funkce doplňuje vnější ochranu zajišťovanou odbuzovací deskou EDEX a tvoří vícevrstvý systém přepěťové ochrany budícího můstku.
LED indikátory na předním panelu
Přední panel IS200EXIBG1A je vybaven 11 LED indikátory, které personálu údržby poskytují bohaté informace o provozním stavu desky:
LED |
Barva |
mnemotechnická pomůcka |
Popis |
DS31 |
Žluť |
G1 |
Indikátor pulsu brány SCR1 - SVÍTÍ, když je přítomno napájení brány SCR |
DS32 |
Žluť |
G2 |
Indikátor pulsu brány SCR2 - SVÍTÍ, když je přítomno napájení brány SCR |
DS33 |
Žluť |
G3 |
Indikátor pulsu brány SCR3 - SVÍTÍ, když je přítomno napájení brány SCR |
DS34 |
Žluť |
G4 |
Indikátor pulsu brány SCR4 - SVÍTÍ, když je přítomno napájení brány SCR |
DS35 |
Žluť |
G5 |
Indikátor pulsu brány SCR5 - SVÍTÍ, když je přítomno napájení brány SCR |
DS36 |
Žluť |
G6 |
Indikátor pulsu brány SCR6 - SVÍTÍ, když je přítomno napájení brány SCR |
DS41 |
Červený |
MNOK |
Indikátor poruchy pojistky MOV - SVÍTÍ, když selhala pojistka |
DS42 |
Zelený |
MOK |
Indikátor MOV pojistka OK - SVÍTÍ, když je pojistka v pořádku |
DS43 |
— |
— |
Svodič přepětí - Při normálním provozu může občas blikat |
DS44 |
Zelený |
PSOK |
Indikátor napájení - SVÍTÍ, když je v pořádku |
DS71 |
Zelený |
PSHOK |
Indikátor izolovaného napájení - svítí, když je v pořádku |
Testovací body
Deska IS200EXIBG1A obsahuje rozsáhlou sadu testovacích bodů pokrývajících klíčové uzly, jako je řetězec proudové zpětné vazby, výstupy napěťové zpětné vazby, signály detekce MOV, příkazy brány a stav napájení. Testovací body s příponou 'H' se vznášejí při vysokém potenciálu nad zemí a nesmí být pro měření uzemněny. Klíčové testovací body jsou následující:
Testpoint |
mnemotechnická pomůcka |
Popis |
TP214 |
MHZH* |
Izolované hodiny proudové zpětné vazby |
TP22 |
SHNH* |
Záporný vstup bočníku |
TP23 |
SHPH* |
Pozitivní vstup bočníku |
TP24 |
SHX20* |
Proudová zpětná vazba (mV) x 20 |
TP25 |
FIFBH* |
Zpětná vazba s frekvenčně převáděným proudem |
TP26 |
FTOCCH* |
Frekvenčně konvertovaná časovaná nadproudová zpětná vazba |
TP502 |
VA1 |
Výstup zpětné vazby napětí, fáze A |
TP503 |
VB1 |
Výstup zpětné vazby napětí, fáze B |
TP504 |
VC1 |
Výstup zpětné vazby napětí, fáze C |
TP505 |
VP1 |
Výstup napěťové zpětné vazby, kladná sběrnice |
TP506 |
VN1 |
Výstup napěťové zpětné vazby, záporná sběrnice |
TP508 |
MOV |
Stav pojistky MOV (nízká = pojistka v pořádku) |
TP509 |
IFB |
Výstup proudové zpětné vazby |
TP510 |
ITOC |
Výstup časované nadproudové zpětné vazby |
TP512-517 |
G1C-G6C |
Vstup příkazu brány pro SCR1 až SCR6 |
TP604 |
P24 |
Pozitivní napájení 24 V DC (testovací kroužek) |
TP605 |
N24 |
Záporné napájení 24 V DC (testovací kroužek) |
TP612 |
P5 |
Pozitivní napájení 5 V DC (testovací kroužek) |
* Testovací body s příponou H se vznášejí nad zemí s vysokým potenciálem. Neuzemňujte tyto testovací body.
Shrnutí rozhraní konektoru
Konektor |
Typ |
Účel |
E1-E5 |
Vertikální Stab konektory |
Vstupy zpětné vazby pro třífázové střídavé napětí (VA, VB, VC) a napětí stejnosměrné sběrnice (VP, VN) |
E10-E12 |
Vertikální Stab konektory |
Vstupy signálu stavu pojistek MOV (VMA, VMB, VMC) |
J1 |
Vícežilový konektor kabelu (46kolíkový) |
rozhraní desky EXIC; přenáší zpětnou vazbu napětí/proudu, stav MOV, příkazy brány, napájení a ID desky |
J2 |
3pinový konektor |
DC bočníkový vstup (SH+, SH-, izolovaný společný) |
J3-J8 |
3-pin Gate výstupní konektory |
Připojení brány/katody SCR (G1-G6) |
J12 |
3pinový konektor |
Vstup střídavého proudu 120 V |
J15 |
5pinový konektor |
Napájení z desky EXIC (+24 V, -24 V, +5 V) |
Bezpečnostní opatření
IS200EXIBG1A je přímo připojen k vysokonapěťovým zpětnovazebním signálům z budícího můstku (až 600 V rms AC) a na desce existuje několik vysokonapěťových plovoucích oblastí. Během provozu je třeba dodržovat následující:
Všechny testovací body s příponou 'H' jsou plovoucí na vysokém potenciálu; jejich uzemnění je přísně zakázáno, protože může způsobit poškození zařízení nebo zranění osob.
Před výměnou desky musí být provedeny přísné postupy deaktivace a Lockout/Tagout.
Deska obsahuje mnoho komponent citlivých na statickou elektřinu; při manipulaci je nutné nosit antistatický pásek na zápěstí a náhradní desky skladovat v antistatických sáčcích.
Při otevírání a zavírání sklopného panelu je třeba dávat pozor, aby nedošlo k poškození propojovacích kabelů.
