Carte charge/source d'extension GE IS200GGXIG1A

L'IS200GGXIG1A est une carte d'isolation et de distribution de signal de base conçue par General Electric (GE) Industrial Systems pour le système d'entraînement à fréquence variable moyenne tension Innovation Series™. En tant que carte d'extension charge/source (GGXI), l'IS200GGXIG1A établit une barrière d'isolation de sécurité complète entre le pont d'alimentation haute tension et le rack de cartes Innovation Series™, tout en entreprenant simultanément plusieurs tâches critiques, notamment la conversion du signal de commande de porte, le conditionnement et l'agrégation du signal de retour, et la surveillance de l'état du système. Cette carte fonctionne en étroite coordination avec la carte contrôleur d'interface de pont IS200BICI et la carte d'interface de puissance de pont IS200BPII, formant ensemble une liaison de contrôle distribuée complète pour jusqu'à 12 thyristors à commutation de grille intégrée (IGCT).

La carte IS200GGXIG1A est installée dans la zone de l'armoire de commande, à proximité du pont d'alimentation, à côté de la carte d'assemblage d'alimentation du pilote de grille DS200GDPA (GDPA). Il échange des commandes de porte et des informations d'état avec la carte BPII via des signaux différentiels RS-422, envoie des signaux de retour de tension et de courant conditionnés à la carte BICI via le connecteur JFBK et se connecte directement aux modules de commande de porte des IGCT via 12 paires d'émetteurs-récepteurs à fibre optique. Cette architecture d'interface multimédia à plusieurs niveaux garantit une isolation haute tension et une immunité au bruit tout en permettant une transmission bidirectionnelle fiable des commandes de contrôle et des signaux de retour.

Positionnement du système et intégration de l'architecture

Au sein de la hiérarchie de contrôle du système d'entraînement Innovation Series™, l'IS200GGXIG1A est situé entre le groupe de cartes de commande BICI/BPII et le pont d'alimentation, servant de plaque tournante côté terrain pour l'ensemble du réseau de contrôle de porte et de retour de signal. Ses principales relations d'interface sont les suivantes :

• Liaison montante vers la carte BICI : via le connecteur JFBK à 44 broches, il envoie des signaux de retour de courant provenant des transformateurs de courant actifs triphasés (LEM), des signaux de retour de tension atténués par la carte OTAN pour divers nœuds, des signaux d'identification de la carte et des signaux de vérification de connexion des câbles à la carte BICI.

• Liaison montante vers la carte BPII : Via le connecteur JGATE 68 broches, il reçoit 12 canaux de signaux de commande de porte RS-422 de la carte BPII et renvoie 12 canaux de signaux d'état de porte RS-422 à la carte BPII. Il rapporte également diverses informations d'état, notamment l'état de l'alimentation GDPA, l'état de l'alimentation P5, l'état de l'alimentation de commande 115 V, l'état des fusibles, la détection de câble en place sur la carte OTAN et la vérification de la connexion du câble BICI-GGXI-BPII.

• Liaison descendante vers les IGCT : via 12 paires de connecteurs d'émetteur-récepteur à fibre optique (FO01 à FO12), il convertit les commandes de porte en signaux optiques envoyés aux modules de commande de porte IGCT et reçoit des signaux optiques de retour d'état de porte IGCT.

• Entrée d'alimentation : reçoit une alimentation à onde carrée de 27 kHz, 48 V CA de la carte GDPA via quatre connecteurs J1 à J4, chaque entrée transportant également le signal d'état CVOK de la carte GDPA.

• Entrée de retour de tension : reçoit les signaux de tension atténués de la carte de mise à l'échelle de retour de tension IS200NATO via deux connecteurs à 20 broches, J15 et J16.

• Sortie de retour de courant : fournit une alimentation de ±24 V CC aux transformateurs de courant actifs triphasés via les connecteurs J10, J11 et J12, et reçoit leurs signaux de retour de ±5 V CC.

Fonctions de base détaillées

1. Conversion du signal RS-422 vers porte fibre optique

L'une des fonctions principales de l'IS200GGXIG1A est de convertir les 12 canaux de signaux de commande de porte différentielle RS-422 (TX N/TX P) reçus de la carte BPII via le connecteur JGATE en signaux à fibre optique qui entraînent l'allumage des IGCT correspondants (« Light ON » indique une commande de tir). Simultanément, les signaux de retour d'état de la fibre optique provenant des modules de commande de porte IGCT (« Lumière allumée » indique que l'IGCT est OK) sont reçus et reconvertis en signaux électriques différentiels RS-422 (RX N/RX P), qui sont renvoyés à la carte BPII via le connecteur JGATE. Chaque signal de porte correspond à une paire de connecteurs d'émetteur-récepteur à fibre optique, l'émetteur (TX) étant gris et le récepteur (RX) étant bleu ; cette distinction claire des couleurs facilite l'identification et la maintenance sur site.

2. Réception et distribution du signal de retour de tension

L'IS200GGXIG1A reçoit plusieurs canaux de signaux de tension atténués de la carte OTAN via deux connecteurs à 20 broches (J15 et J16). J15 transporte les signaux de tension des nœuds du bras de pont par rapport au neutre : tension de phase A (VA), tension de phase B (VB), tension de phase C (VC), tension de bus positive (VP), tension de bus négative (VN) et le signal de vérification du câble en place de la carte OTAN n°1. J16 transporte les signaux de tension du bus de condensateur : tension de bus positive du condensateur (VPB), tension de bus négative du condensateur (VNB), tension de bus nulle (VO), signaux indicateurs de tension de bus positive et négative du condensateur (VPCAP, VNCAP) et signal de vérification du câble en place de la carte OTAN n°2. Tous les signaux ont une amplitude de 10 V crête, référencée au commun local (LCOM), et sont envoyés à la carte BICI via le connecteur JFBK.

3. Interface de transformateur de courant actif

L'IS200GGXIG1A fournit une alimentation complète et un canal de réception de signal pour les transformateurs de courant actifs triphasés (LEM). Grâce à trois connecteurs (J10 (Phase A), J11 (Phase B) et J12 (Phase C), chaque phase produit une alimentation de ± 24 V CC (précision de ± 10 %, 0,6 A maximum) et reçoit simultanément des signaux de retour de courant de ± 5 V CC, 0,5 A efficace. Les signaux de courant triphasé conditionnés (LEMA, LEMB, LEMC) sont envoyés à la carte BICI via le connecteur JFBK pour être utilisés par le régulateur de courant et les fonctions de protection. Les points de test TP4, TP5 et TP6 sur la carte permettent respectivement de mesurer les signaux de courant triphasé mis à l'échelle.

4. Surveillance de l'état du système et indication LED

La carte IS200GGXIG1A intègre des fonctions complètes de surveillance de l'état du système et est équipée de neuf indicateurs LED qui fournissent un affichage intuitif de l'état :

Les deux LED rouges, DS17 et DS18, fournissent un avertissement de sécurité important : elles restent allumées lorsque la tension résiduelle sur les condensateurs du bus DC dépasse 100 V, alertant le personnel de maintenance du risque de haute tension.

5. Conception d'isolation et de mise à la terre

L'IS200GGXIG1A utilise une technique d'isolation multicouche pour garantir la sécurité haute tension : des interfaces à fibre optique assurent une isolation haute tension, des opto-isolateurs sont utilisés pour la transmission du signal d'état, un capteur de commutateur à fusible isolé est utilisé, une puce d'identification de carte électriquement isolée est présente, des alimentations isolées alimentent la carte et des blindages de transformateur actifs sont utilisés.

La carte fournit neuf connecteurs de mise à la terre (E1 à E9) pour prendre en charge des configurations de mise à la terre flexibles. Deux types de communs sont distingués dans la conception : LCOM (Local Common) est utilisé pour les circuits « silencieux » tels que les circuits analogiques, servant de point central pour les alimentations des transformateurs de courant et de référence de borne pour les résistances de charge des capteurs de tension et de courant ; DCOM (Digital Common) est utilisé pour les circuits « bruyants » tels que les circuits numériques. Sur la carte GGXI, il n'y a pas de connexion directe entre DCOM et la masse du châssis ; la connexion existe uniquement via la carte BPII. Cette conception évite efficacement les interférences de boucle de masse.

Une configuration de mise à la terre typique recommandée est la suivante : connectez une lame de CHÂSSIS à la terre du panneau, connectez une lame de LCOM à une lame de CHASSIS et connectez une lame de DCOM à une lame de DCOMY (DCOMY/DCOMW sont des plans de masse étendus via les câbles JFBK/JGATE).

6. Identification de la carte électronique et vérification des câbles

L'IS200GGXIG1A intègre une puce d'identification série isolée intégrée et son réseau de signal d'identification de carte (BRDID) s'étend via les connecteurs PFBK de la carte BICI. Pour garantir que les câbles de la carte GGXI sont connectés correctement et ne se croisent pas, le système utilise une paire de fils dédiée dans le câble PFBK/JFBK et le câble JGATE. Le courant passe dans des directions opposées à travers ces paires dédiées pour vérifier que le sens du câble pour les première et deuxième cartes GGXI est correct. Le résultat de la détection est renvoyé à la carte BICI par la carte BPII via le fond de panier, permettant ainsi une vérification automatique de l'intégrité et de l'exactitude de la connexion des câbles.

Ressources de points de test

L'IS200GGXIG1A fournit 14 points de test utilisateur, facilitant la mise en service sur site et le diagnostic des pannes :

Résumé de l'interface du connecteur

Précautions d'installation et de sécurité

L'IS200GGXIG1A est fixé avec 7 vis sur quatre entretoises en plastique (emplacements supérieur et central) et trois entretoises métalliques (emplacements inférieurs, utilisées avec des rondelles en étoile). Les rondelles étoiles doivent être associées aux entretoises métalliques et posées contre des surfaces métalliques, et non contre les entretoises en plastique. Les entretoises métalliques et les rondelles en étoile forment ensemble un circuit de protection qui dérive toute haute tension accidentelle vers la terre. Lors du remplacement de la carte, toute alimentation doit être coupée et les procédures de verrouillage/étiquetage doivent être suivies. Un bracelet antistatique doit être porté lors de la manipulation et les planches de rechange doivent être stockées dans un emballage antistatique.