IS200ERSCG1A जनरल इलेक्ट्रिक (GE) EX2100 उत्तेजना नियंत्रण प्रणाली के भीतर मुख्य बिजली रूपांतरण बोर्ड है, जिसे विशेष रूप से IGBT-आधारित नियामक अनुप्रयोगों के लिए डिज़ाइन किया गया है। एक्साइटर रेगुलेटर स्टेटिक कन्वर्टर बोर्ड (ईआरएससी) के रूप में, IS200ERSCG1A डीसी लिंक विद्युत ऊर्जा को सटीक रूप से नियंत्रित पल्स चौड़ाई मॉड्यूलेटेड (पीडब्लूएम) उत्तेजना आउटपुट करंट में परिवर्तित करने का महत्वपूर्ण कार्य करता है। यह संपूर्ण उत्तेजना पावर रूपांतरण मॉड्यूल (पीसीएम) के भौतिक अवतार के रूप में कार्य करता है। बोर्ड एक्साइटर रेगुलेटर बैकप्लेन (ईआरबीपी) में स्थापित है और नियंत्रण आदेश प्राप्त करने और पावर डिवाइस की स्थिति की रिपोर्ट करने के लिए ईआरडीडी (एक्साइटर रेगुलेटर इंटरफेस और डायनेमिक डिस्चार्ज) बोर्ड के साथ निकट समन्वय में काम करता है। साथ में, वे डिजिटल नियंत्रण कमांड से जनरेटर फ़ील्ड करंट तक अंतिम परिवर्तन को पूरा करते हैं।
इसके केंद्र में, IS200ERSCG1A में एक एकीकृत तीन-चरण आईजीबीटी इन्वर्टर ब्रिज मॉड्यूल है। इस मॉड्यूल के भीतर, जनरेटर उत्तेजना वाइंडिंग को चलाने के लिए पीडब्लूएम डीसी आउटपुट का उत्पादन करने के लिए दो आईजीबीटी विशेष रूप से आवंटित किए गए हैं। एक तीसरा आईजीबीटी डीसी लिंक डायनेमिक डिस्चार्ज फ़ंक्शन के लिए समर्पित है - जब जनरेटर लोड अस्वीकृति या ट्रिप के कारण डीसी लिंक वोल्टेज तेजी से बढ़ता है, तो यह आईजीबीटी बाहरी हाई-पावर डिस्चार्ज रेसिस्टर के माध्यम से डीसी लिंक कैपेसिटर में संग्रहीत अतिरिक्त ऊर्जा को जल्दी और सुरक्षित रूप से नष्ट कर देता है। यह 'टू-इन-वन' डिज़ाइन अवधारणा एक एकल कॉम्पैक्ट बोर्ड के भीतर सटीक उत्तेजना वर्तमान विनियमन और तीव्र सिस्टम सुरक्षा के उच्च स्तर के एकीकरण को प्राप्त करती है।
सिस्टम पोजिशनिंग और आर्किटेक्चर एकीकरण
EX2100 IGBT उत्तेजना नियामक की पावर श्रृंखला के भीतर, IS200ERSCG1A DC लिंक और उत्तेजना आउटपुट सर्किट के बीच स्थित है। अपस्ट्रीम, यह ईआरबीपी बैकप्लेन के माध्यम से ईपीएसएम बिजली आपूर्ति मॉड्यूल से डीसी ऑपरेटिंग पावर के विभिन्न स्तरों को प्राप्त करता है, और डीसी लिंक से अपना पावर इनपुट प्राप्त करता है। डाउनस्ट्रीम, यह सीधे जनरेटर की उत्तेजना वाइंडिंग (डीसी संपर्ककर्ता या ब्रेकर के माध्यम से) से जुड़ता है। नियंत्रण सिग्नल श्रृंखला के संबंध में, IS200ERSCG1A एक समर्पित केबल के माध्यम से ERDD बोर्ड के साथ इंटरफेस करता है, ERDD से IGBT गेट ड्राइव पल्स प्राप्त करता है और DC लिंक वोल्टेज, आउटपुट शंट करंट, IGBT तापमान और गेट ड्राइव स्थिति (बिजली आपूर्ति स्थिति और डीसैचुरेशन फॉल्ट सिग्नल सहित) जैसी महत्वपूर्ण फीडबैक जानकारी वापस भेजता है।
IS200ERSCG1A ईआरडीडी बोर्ड के साथ वन-टू-वन अनुरूप सिंप्लेक्स और वार्म बैकअप निरर्थक सिस्टम कॉन्फ़िगरेशन दोनों का समर्थन करता है। एक सिम्प्लेक्स प्रणाली में, एक एकल IS200ERSCG1A सभी बिजली रूपांतरण कार्यों को संभालता है। एक निरर्थक प्रणाली में, दो IS200ERSCG1A बोर्ड क्रमशः M1 और M2/C नियंत्रण अनुभागों के बैकप्लेन में स्थापित किए जाते हैं, जो पारस्परिक बैकअप के रूप में कार्य करते हैं, जिसमें ERRR रिडंडेंट रिले बोर्ड के माध्यम से निर्बाध स्थानांतरण प्राप्त होता है।
पावर इनपुट के संबंध में, IS200ERSCG1A के लिए DC लिंक को दो स्रोतों से आपूर्ति की जा सकती है: एक AC रेक्टिफाइड पावर स्रोत, जो जनरेटर टर्मिनलों से प्राप्त होता है या एक उत्तेजना ट्रांसफार्मर और एक डायोड रेक्टिफायर के माध्यम से एक सहायक बस से प्राप्त होता है; या 125 वी या 250 वी नाममात्र डीसी स्टेशन बैटरी स्रोत। दोनों को डायोड अलगाव और फ़िल्टरिंग के बाद संयोजित किया जाता है, जो डीसी लिंक के लिए अनावश्यक बिजली आपूर्ति आश्वासन प्रदान करता है।
विस्तृत मुख्य कार्य
1. आईजीबीटी पल्स-चौड़ाई मॉड्यूलेटेड उत्तेजना आउटपुट
IS200ERSCG1A के अंदर IGBT इन्वर्टर ब्रिज डीसी लिंक वोल्टेज को आवश्यक उत्तेजना वोल्टेज और करंट में काटता और नियंत्रित करता है। चॉपिंग आवृत्ति लगभग 1000 हर्ट्ज है, एक चयन जो आईजीबीटी स्विचिंग घाटे, आउटपुट वर्तमान तरंग और विद्युत चुम्बकीय संगतता आवश्यकताओं को संतुलित करता है। पीडब्लूएम कर्तव्य चक्र को सटीक रूप से नियंत्रित करके, IS200ERSCG1A अलग-अलग भार और परिचालन स्थितियों के तहत जनरेटर की स्वचालित वोल्टेज विनियमन आवश्यकताओं को पूरा करते हुए, शून्य से अधिकतम रेटेड मूल्य तक लगातार समायोज्य उत्तेजना आउटपुट प्रदान कर सकता है।
आउटपुट प्रदर्शन के संदर्भ में, IS200ERSCG1A 10 सेकंड के लिए 150% फोर्सिंग क्षमता (अधिकतम 30 ए डीसी) के साथ 20 ए डीसी की अधिकतम निरंतर उत्तेजना धारा प्रदान कर सकता है। बिजली प्रणाली की खराबी के दौरान जनरेटर वोल्टेज को बनाए रखने के लिए यह क्षणिक बल क्षमता महत्वपूर्ण है - जब पावर ग्रिड पर शॉर्ट सर्किट जैसी गंभीर गड़बड़ी होती है, तो जनरेटर वोल्टेज पतन को रोकने के लिए उत्तेजना प्रणाली को तत्काल और महत्वपूर्ण रूप से उत्तेजना धारा को बढ़ावा देना चाहिए।
आउटपुट सर्किट में एक डीसी शंट शामिल होता है जो वास्तविक समय में उत्तेजना धारा की निगरानी करता है। यह सिग्नल, ईआरडीडी बोर्ड द्वारा वातानुकूलित होने के बाद, फील्ड करंट रेगुलेशन (एफसीआर) और ओवर-एक्सिटेशन लिमिटिंग (ओईएल) के लिए फीडबैक आधार बनाते हुए, नियंत्रक को वापस भेज दिया जाता है।
2. गतिशील निर्वहन संरक्षण
IS200ERSCG1A बोर्ड पर तीसरा IGBT DC लिंक डायनेमिक डिस्चार्ज फ़ंक्शन को समर्पित है। जब एक जनरेटर इकाई अचानक लोड अस्वीकृति, एक आपातकालीन यात्रा, या एक ग्रिड गलती का अनुभव करती है जो ऊर्जा प्रतिक्रिया के कारण डीसी लिंक कैपेसिटर वोल्टेज को स्पाइक का कारण बनती है, तो ईआरडीडी बोर्ड पता लगाता है कि डीसी लिंक वोल्टेज सुरक्षित सीमा से अधिक हो गया है। यह तुरंत इस डिस्चार्ज आईजीबीटी को चालू करने के लिए एक ड्राइव सिग्नल भेजता है, जो बाहरी हाई-पावर डिस्चार्ज रेसिस्टर के माध्यम से कैपेसिटर में संग्रहीत ऊर्जा को तेजी से नष्ट कर देता है। यह सुरक्षात्मक क्रिया पूरी तरह से हार्डवेयर में कार्यान्वित की जाती है, जो नियंत्रक सॉफ़्टवेयर हस्तक्षेप की आवश्यकता के बिना बेहद तेज़ प्रतिक्रिया प्रदान करती है। इस प्रकार यह संचार हानि या प्रोसेसर असामान्यता के दौरान भी बिजली उपकरणों और डीसी लिंक कैपेसिटर को उच्च-वोल्टेज क्षति से विश्वसनीय रूप से बचाता है।
3. डीसी लिंक सॉफ्ट चार्जिंग
प्रारंभिक पावर-अप पर डीसी लिंक कैपेसिटर में अत्यधिक प्रवाह को रोकने के लिए, IS200ERSCG1A डीसी लिंक सॉफ्ट चार्जिंग फ़ंक्शन को लागू करने के लिए रिले K3 के साथ काम करता है। पावर-अप की शुरुआत में, K3 खुली अवस्था में होता है, और DC लिंक एक करंट-सीमित अवरोधक के माध्यम से धीरे-धीरे चार्ज होता है। एक बार जब डीसी बस वोल्टेज एक पूर्व निर्धारित मूल्य तक पहुंच जाता है, तो K3 बंद हो जाता है, वर्तमान-सीमित अवरोधक को बायपास कर देता है, और सिस्टम सामान्य ऑपरेशन में प्रवेश करता है। हर बार उत्तेजना प्रणाली शुरू होने पर यह प्रक्रिया स्वचालित रूप से निष्पादित होती है, जिससे डीसी लिंक कैपेसिटर और रेक्टिफायर ब्रिज की सेवा जीवन प्रभावी ढंग से बढ़ जाता है।
4. व्यापक निगरानी और सुरक्षा
IGBT पावर मॉड्यूल के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, IS200ERSCG1A कई निगरानी और सुरक्षा कार्यों को एकीकृत करता है:
आईजीबीटी डिसेचुरेशन डिटेक्शन : प्रत्येक आईजीबीटी के लिए गेट ड्राइवर डिवाइस चालू होने पर कलेक्टर-एमिटर वोल्टेज की लगातार निगरानी करता है। यदि यह वोल्टेज पूर्व निर्धारित सीमा से अधिक है (यह दर्शाता है कि आईजीबीटी पूर्ण संतृप्ति से बाहर आ गया है और उच्च शक्ति अपव्यय के साथ रैखिक क्षेत्र में प्रवेश कर गया है), तो ड्राइवर तुरंत आईजीबीटी को बंद कर देता है और ईआरडीडी को गलती की रिपोर्ट करता है।
तापमान की निगरानी : आईजीबीटी हीट सिंक पर स्थापित तापमान संवेदन तत्व ब्रिज ओवर-तापमान अलार्म और ट्रिप सुरक्षा सिग्नल प्रदान करते हैं।
गेट ड्राइव पावर सप्लाई मॉनिटरिंग : प्रत्येक आईजीबीटी गेट ड्राइवर के लिए आपूर्ति वोल्टेज की वास्तविक समय में निगरानी की जाती है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि ड्राइवर सभी परिचालन स्थितियों के तहत पर्याप्त गेट ड्राइव वोल्टेज का उत्पादन कर सके।
