رابط تنظیم کننده تحریک کننده و برد تخلیه دینامیک GE IS200ERDDH1ABB

IS200ERDDH1ABB یک برد تخصصی حفاظت از توان و مدیریت انرژی در ماژول های کنترل تنظیم کننده تحریک جنرال الکتریک (GE) EX2100 و EX2100e است. IS200ERDDH1ABB به عنوان عضوی از خانواده محصولات تخلیه دینامیک تنظیم کننده تحریک کننده (ERDD)، وظیفه حیاتی اتلاف ایمن انرژی باقیمانده ذخیره شده در خازن های پیوند DC مبدل قدرت سیستم تحریک را انجام می دهد. این تخلیه کنترل شده در هنگام خاموش شدن ژنراتور، سفرهای حفاظتی، یا زمانی که وضعیت ولتاژ باس DC غیرعادی بالا تشخیص داده می شود، ضروری است.

IS200ERDDH1ABB همراه با یک مقاومت تخلیه پرقدرت خارجی کار می‌کند، که معمولاً برای کاربردهای رگلاتور معمولی 17 Ω و 600 وات رتبه‌بندی می‌شود. به محض دریافت فرمان یا تشخیص آستانه اضافه ولتاژ سخت افزاری، برد دقیقاً مقاومت را با استفاده از یک استراتژی کنترل شروع نرم به مدار باس DC سوئیچ می کند. این از جریان های هجومی بیش از حد و شوک حرارتی به مقاومت و خازن های پیوند DC جلوگیری می کند. سپس انرژی به گرما تبدیل می شود و به طور ایمن به هوای محیط در کابین کنترل پراکنده می شود.

موقعیت یابی سیستم و زمینه عملکردی

در معماری تحریک EX2100، IS200ERDDH1ABB در داخل ماژول تبدیل توان نصب شده است که پل یکسو کننده (SCR یا IGBT)، خازن های فیلتر اتوبوس DC و اجزای خنک کننده مرتبط را نیز در خود جای داده است. برد ERDD مستقیماً به پایانه های گذرگاه DC مثبت و منفی متصل می شود و از طریق کانکتورهای اختصاصی با صفحه پشتی سیستم ارتباط برقرار می کند.

این برد تحت نظارت پردازنده سیگنال دیجیتال DSPX کار می کند که از طریق صفحه پشتی ISBus با IS200ERDDH1ABB ارتباط برقرار می کند. در پیکربندی‌های کنترل اضافی (کنترل‌کننده‌های M1 و M2/C)، هر ماژول تبدیل توان به برد مستقل IS200ERDDH1ABB خود مجهز است. این جداسازی فیزیکی تضمین می‌کند که خرابی در مدار تخلیه یکی از کنترل‌کننده‌ها توانایی دیگری را برای محافظت از پیوند DC خود به خطر نمی‌اندازد.

IS200ERDDH1ABB برای استفاده با سیستم های تحریک استاتیک و تنظیم کننده های تحریک کننده چرخان بدون جاروبک طراحی شده است. با طیف کامل پیکربندی های EX2100، از سیستم های تنظیم کننده 35 A و 120 A تا محرک های استاتیک بزرگ مبتنی بر تریستور سازگار است.

شرح عملکرد دقیق

1. فعال سازی تخلیه دینامیک و حفاظت از اضافه ولتاژ

IS200ERDDH1ABB به طور مداوم ولتاژ باس DC را از طریق یک شبکه تقسیم کننده مقاومتی دقیق نظارت می کند. در شرایط عملیاتی معمولی، بسته به کاربرد، باس DC تقریباً در 125 ولت DC (برای سیستم های تنظیم کننده) یا در سطح بالاتر برای پل های تریستور نگهداری می شود. مدار تخلیه در حالت امپدانس بالا باقی می ماند و توان ناچیزی می گیرد.

این برد از سه محرک تخلیه مستقل پشتیبانی می کند که حفاظت عمیق دفاعی را ارائه می دهد:

• تخلیه شروع شده توسط نرم افزار : در طول یک توقف معمولی یا یک سفر کنترل شده، نرم افزار کنترل تحریک یک فرمان تخلیه را از طریق صفحه پشتی ISBus به IS200ERDDH1ABB ارسال می کند. سپس برد توالی تخلیه را با یک رمپ سیکل وظیفه کنترل شده فعال می کند.

• Trip اضافه ولتاژ سخت افزار : یک مدار مقایسه کننده سخت افزار اختصاصی در IS200ERDDH1ABB به طور مستقیم ولتاژ باس DC را حس می کند. اگر ولتاژ از یک آستانه از پیش تعیین شده فراتر رود (به عنوان مثال، 145 ولت DC برای یک سیستم نامی 125 ولت)، برد به طور مستقل تخلیه را آغاز می کند و مسیر نرم افزار را به طور کامل دور می زند. این یک زمان پاسخ اندازه گیری شده در میکروثانیه را فراهم می کند.

• حالت فقدان برق بی خطر : در صورت قطع کامل منبع تغذیه کنترل 28 ولت DC که IS200ERDDH1ABB و منطق آن را تغذیه می کند، برد به طور پیش فرض مقاومت تخلیه را وصل می کند. این حالت ایمن تضمین می کند که حتی در هنگام قطع برق کنترل فاجعه بار، انرژی باس DC هدر می رود و از تداوم شرایط ولتاژ بالا خطرناک در کابینت جلوگیری می کند.

2. Soft-Start و Ramp Control

یکی از ویژگی های منحصر به فرد IS200ERDDH1ABB، کنترل کننده تخلیه نرم استارت یکپارچه آن است. هنگامی که یک رویداد تخلیه ایجاد می شود، برد به سادگی یک رله را نمی بندد یا مقاومت را به مدار متصل نمی کند. در عوض، یک کنترل کننده مدولاسیون عرض پالس (PWM) روی برد به تدریج چرخه وظیفه هدایت سوئیچ تخلیه را افزایش می دهد (که بسته به ویرایش برد ممکن است IGBT یا MOSFET باشد). این رمپ‌آپ کنترل‌شده، جریان پیک جریان به مقاومت تخلیه را محدود می‌کند، در نتیجه تداخل الکترومغناطیسی (EMI) را کاهش می‌دهد، از ایجاد قوس تماسی جلوگیری می‌کند و طول عمر مقاومت تخلیه و خازن‌های باس DC را افزایش می‌دهد.

ولتاژ در سراسر شین DC به طور مداوم در طول تخلیه نمونه برداری می شود. هنگامی که ولتاژ به زیر سطح ایمن می‌رسد (معمولاً زیر 50 ولت DC)، کنترل‌کننده یا کلید تخلیه را به طور کامل خاموش می‌کند یا چرخه کار را به حداقل سطح نگه‌داری کاهش می‌دهد، و اطمینان حاصل می‌کند که باس به طور کامل تخلیه می‌شود و در عین حال از مصرف برق غیرضروری در مقاومت جلوگیری می‌کند.

3. نظارت و تشخیص وضعیت جامع

IS200ERDDH1ABB چندین پارامتر کلیدی را به کنترل کننده DSPX گزارش می دهد که در سیستم عیب یابی EX2100 ادغام شده اند:

• وضعیت فعال تخلیه : یک سیگنال منطقی تأیید می کند که آیا مدار تخلیه فعال شده و به طور فعال هدایت می شود.

• بازخورد ولتاژ باس DC : برد یک نمایش آنالوگ کوچک شده از ولتاژ باس DC را ارائه می دهد، که به کنترل کننده اجازه می دهد تا کارایی تخلیه را تأیید کند و پروفایل فروپاشی ولتاژ را ثبت کند.

• سلامت دستگاه سوئیچ : وضعیت هدایت عنصر سوئیچینگ تخلیه (IGBT یا MOSFET) از نظر اشباع زدایی یا خطاهای مدار باز نظارت می شود.

• اتلاف توان مقاومت : یک سیگنال آنالوگ متناسب با جریان عبوری از مقاومت تخلیه، شرطی شده و به کنترل کننده ارسال می شود. نرم افزار توان لحظه ای و انرژی انباشته شده را محاسبه می کند و در صورت تجاوز از حد توان مقاومت، یک زنگ هشدار (DDWatts_Hi، کد خطا 202) ایجاد می کند.

• نظارت حرارتی : یک ورودی ترمیستور اختیاری در IS200ERDDH1ABB را می توان به یک سنسور دما در مجموعه مقاومت تخلیه متصل کرد. این محافظت حرارتی مستقیم را فراهم می کند.

4. کدهای خطای تشخیصی

نرم افزار کنترل EX2100 چندین کد عیب تشخیصی را مستقیماً با عملکرد تخلیه دینامیک مدیریت شده توسط IS200ERDDH1ABB مرتبط می کند. کدهای کلیدی عبارتند از:

این پیام های تشخیصی بر روی صفحه کلید EX2100 نمایش داده می شوند و از طریق برنامه پیکربندی و نگهداری ToolboxST قابل دسترسی هستند.

رابط مکانیکی و الکتریکی

IS200ERDDH1ABB یک برد مدار چاپی با ضریب فرم است که برای نصب در داخل ماژول تبدیل توان طراحی شده است. با پیچ هایی که روی شاسی فلزی ماژول قرار دارند محکم می شود. اتصالات الکتریکی از طریق:

• یک کانکتور backplane چند پین که سیگنال های ارتباطی ISBus و برق ولتاژ پایین (28 ولت DC) را حمل می کند.

• اتصالات ترمینال سریع یا پیچی جریان بالا برای گذرگاه DC مثبت و منفی.

• یک کانکتور دو پین اختصاصی برای مقاومت تخلیه خارجی.

• اتصالات اختیاری برای سنسور دمای مقاومت تخلیه و برای نظارت بر وضعیت فن.

تمام پایانه های ولتاژ بالا به وضوح مشخص و طراحی شده اند تا فواصل خزش و فاصله مورد نیاز را مطابق با استانداردهای UL 508C و EN 61010 حفظ کنند. این تخته با یک لایه محافظ منسجم برای مقاومت در برابر گرد و غبار، رطوبت و آلاینده های شیمیایی که معمولاً در محیط های صنعتی یافت می شود پوشش داده شده است.

مراحل نصب و تعویض

هشدار: ماژول تبدیل توان و مقاومت تخلیه می توانند در حین کار به دمای بالایی برسند. قبل از انجام هرگونه تعمیر و نگهداری، حداقل یک ساعت زمان بگذارید تا مقاومت خنک شود. قبل از ادامه، بررسی کنید که تمام منابع برق AC و DC قطع و قفل شده باشند.

مراحل تعویض IS200ERDDH1ABB به شرح زیر است:

1. کل سیستم تحریک را خاموش کنید و از رویه های Lockout/Tagout محلی (LOTO) پیروی کنید.

2. درب کابینت کنترل را باز کنید و از یک ولت متر با نام مناسب برای تأیید عدم وجود ولتاژ در تمام پایانه ها استفاده کنید.

3. ماژول تبدیل برق را در قفسه کنترل پیدا کنید. دو پیچ پیچ خورده را که درپوش دسترسی لولایی را محکم می‌کنند باز کنید و درپوش را باز کنید.

4. برد IS200ERDDH1ABB را در داخل ماژول شناسایی کنید. قبل از جدا کردن کابل ها، بررسی کنید که هر سیم و کانکتور به درستی برچسب گذاری شده باشد. اگر برچسب‌ها گم شده یا ناخوانا هستند، برچسب‌های جدیدی مطابق با نام‌های رابط تخته ایجاد کنید.

5. سیم‌کشی مقاومت تخلیه، پایانه‌های باس DC و هر کابل سنسور را از برد جدا کنید.

6. کانکتور backplane را با کشیدن آرام برد از سوکت backplane جدا کنید. پیچ های نصب را که برد را روی پایه ها محکم می کند را بردارید.

7. IS200ERDDH1ABB قدیمی را با دقت از ماژول خارج کنید.

8. IS200ERDDH1ABB جایگزین را برای هر گونه علائم آسیب حمل و نقل بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که ویرایش برد با پیکربندی سیستم سازگار است.

9. برد جدید را روی پایه های نصب قرار دهید و آن را با پیچ های اصلی محکم کنید. گشتاور مشخص شده در دستورالعمل های مونتاژ سیستم را سفت کنید.

10. همه کابل ها را دوباره به کانکتورهای مربوطه وصل کنید. دوبار بررسی کنید که اتصالات مقاومت تخلیه و گذرگاه DC محکم قرار گرفته باشند تا از ایجاد نقاط داغ یا قوس الکتریکی جلوگیری شود.

11. درپوش لولایی را ببندید و پیچ های پیچ خورده را ببندید.

12. درب کابینت را ببندید، دستگاه های LOTO را بردارید و برق را بازیابی کنید.

13. پس از بوت شدن کنترلر، از برنامه ToolboxST استفاده کنید تا بررسی کنید که IS200ERDDH1ABB به درستی شناسایی شده است و هیچ عیب تشخیصی مربوط به ERDD وجود ندارد. اگر سیستم آفلاین است، برای تأیید عملکرد صحیح، آزمایش تخلیه دستی را انجام دهید.

عیب یابی عیب های رایج

هنگامی که کنترلر EX2100 خطای مربوط به IS200ERDDH1ABB را گزارش می دهد، بررسی های سیستماتیک زیر باید انجام شود:

• عیب 190 (SS_DD_Test) : این نشان می دهد که خودآزمایی راه اندازی مدار تخلیه ناموفق بوده است. اتصال بین برد ERDD و مقاومت تخلیه را بررسی کنید. اطمینان حاصل کنید که مقاومت با استفاده از مولتی متر مدار باز نیست. بانک خازن باس DC را برای اتصال کوتاه بررسی کنید.

• خطا 200 (DDCmdFbkDif) : فرمان تخلیه ارسال شد، اما سیگنال بازخورد فعال سازی را تایید نمی کند. کانکتور backplane را برای پین های خمیده یا آلودگی بررسی کنید. ولتاژ تغذیه 28 ولت DC را در برد بررسی کنید.

• خطای 202 (DDWatts_Hi) : از حد توان مقاومت دشارژ تجاوز کرده است، احتمالاً به دلیل رخدادهای تخلیه مکرر یا طولانی مدت. اجازه دهید مقاومت خنک شود، موانع موجود در مسیر تهویه را بررسی کنید و بررسی کنید که مقدار مقاومت با مشخصات طراحی مطابقت دارد.

• خطای 205 (Hw_IGBT_DD) : یک خطای اشباع یا راننده در تخلیه دینامیک IGBT شناسایی شده است. این معمولاً نیاز به تعویض برد IS200ERDDH1ABB دارد، زیرا دستگاه سوئیچینگ در میدان قابل تعویض نیست.

در همه موارد، پس از تعویض IS200ERDDH1ABB، باید با استفاده از نرم افزار ToolboxST در حالی که ژنراتور آفلاین است، آزمایش تخلیه کامل انجام شود تا تعمیر تایید شود.