DS200GDPAG1A è una scheda di alimentazione ad alta frequenza progettata da General Electric (GE) Industrial Control Systems per i suoi azionamenti della serie AC2000, azionamenti della serie Innovation e sistemi di eccitazione EX2000. Appartenente alla serie GDPA (scheda di alimentazione ad alta frequenza), questa scheda fa parte del gruppo G1 e rappresenta la revisione A. Serve come componente principale all'interno dei sistemi di azionamento GE, responsabile della fornitura di alimentazione ad alta frequenza ai circuiti di azionamento del gate.
La funzione principale della scheda di alimentazione ad alta frequenza GDPA è quella di generare alimentazione CA ad alta frequenza da 27 kHz, fornendo le uscite da 50 V CA e 120 V CC necessarie per i circuiti di comando del gate SCR o GTO. Questa scheda è dotata di un'esclusiva funzionalità a doppio ingresso, che assorbe alimentazione da fonti sia CA (80-132 V CA) che CC (105-140 V CC) contemporaneamente, garantendo ridondanza e affidabilità dell'alimentazione del sistema. La scheda integra rettifica e filtraggio in ingresso, un regolatore chopper buck, un inverter da 27 kHz, un trasformatore di uscita e vari circuiti di protezione, rendendola un componente di potenza critico per l'attivazione affidabile del gate nei sistemi di azionamento.
La scheda DS200GDPAG1A incarna la tecnologia avanzata di GE nell'elettronica di potenza e presenta le seguenti caratteristiche:
Capacità di alimentazione a doppio ingresso: supporta contemporaneamente ingressi da 80-132 V CA e 105-140 V CC, migliorando la ridondanza del sistema.
Uscita ad alta frequenza: genera un'uscita da 27 kHz, 50 V CA per il pilotaggio dei trasformatori di impulsi del gate.
Uscite multiple: fornisce quattro uscite da 50 V CA e un'uscita da 120 V CC per soddisfare i requisiti di comando del gate multicanale.
Circuiti di protezione completi: integra sovracorrente dell'inverter, sovracorrente del regolatore, sovratensione del bus P80, sottotensione della tensione di controllo e altre funzioni di protezione.
Indicatori di stato: utilizza LED e lampade al neon per indicare lo stato di alimentazione, condizioni di guasto e stato dei fusibili.
Punti di test ricchi: fornisce più punti di test per la messa in servizio e la diagnostica dei guasti.
Questo prodotto è ampiamente utilizzato negli azionamenti AC2000, negli azionamenti della serie Innovation, nei sistemi di eccitazione EX2000 e in varie applicazioni di elettronica di potenza industriale che richiedono alimentazione di gate ad alta frequenza.
II. Funzioni chiave
1. Capacità di doppia alimentazione in ingresso
Uno dei principali vantaggi della scheda DS200GDPAG1A è la sua capacità di alimentazione a doppio ingresso, che consente di assorbire energia da entrambe le fonti CA e CC contemporaneamente:
| del tipo di ingresso |
dell'intervallo di tensione |
Descrizione |
| Ingresso CA |
80-132 V CA, 28-66 Hz |
La sorgente dovrebbe avere un'impedenza limitata |
| Ingresso CC |
105-140 Vcc |
La limitazione dello spunto e il fusibile devono essere forniti esternamente |
Quando la tensione di ingresso scende al di sotto di 102 V CA, la scheda può ancora funzionare, ma a pieno carico potrebbero verificarsi danni termici. In condizioni di carico ridotto, la scheda può funzionare con tensioni di ingresso inferiori a 95 V CC.
2. Potenza di uscita ad alta frequenza
La funzione principale della scheda DS200GDPAG1A è generare alimentazione CA ad alta frequenza a 27 kHz, fornendo le seguenti uscite tramite il trasformatore di uscita T1:
Uscite da 50 V CA: quattro uscite da 50 V CA (27 kHz) sono fornite tramite i connettori 1GDPL, 2GDPL, 3GDPL e 4GDPL per il pilotaggio dei trasformatori di impulsi del gate.
Uscita 120 V CC: fornita tramite il connettore CPTPL per l'alimentazione del dispositivo esterno.
3. Conversione e regolazione della potenza
La scheda DS200GDPAG1A incorpora una catena completa di conversione di potenza:
Rettifica e filtraggio dell'ingresso: l'ingresso CA viene rettificato tramite un ponte a onda intera dopo essere passato attraverso un filtro EMI.
Regolatore chopper buck: riduce la tensione del bus CC non regolata a circa 83 V (bus P80).
Convertitore da 27 kHz: converte la tensione del bus P80 in CA ad alta frequenza da 27 kHz per azionare il trasformatore di uscita T1.
4. Circuiti di protezione
La scheda DS200GDPAG1A integra più circuiti di protezione per garantire la sicurezza della scheda e dei carichi collegati:
| della funzione di protezione |
Descrizione |
| Sovracorrente dell'inverter |
Limita la corrente di uscita riducendo la tensione di uscita P80 invece di far scattare l'inverter quando l'uscita è in cortocircuito o sovraccarica. |
| Sovracorrente del regolatore |
Arresta l'uscita del regolatore quando la corrente del regolatore supera il livello di riferimento preimpostato. |
| P80 Sovratensione bus |
Spegne l'inverter in caso di guasti da cortocircuito in uscita. |
| Sottotensione della tensione di controllo |
Spegne l'uscita dell'inverter e del regolatore durante l'avvio finché la tensione di controllo non raggiunge i livelli operativi. |
| Caratteristica del ripiegamento |
La protezione da sovracorrente presenta una caratteristica ripiegabile; la corrente di cortocircuito è poco più della metà del livello di sovracorrente effettivo alla massima tensione di uscita. |
5. Indicatori di stato
La scheda DS200GDPAG1A fornisce vari indicatori di stato per il monitoraggio in loco e la diagnostica dei guasti:
| dell'indicatore |
del colore |
Descrizione |
| CR1/CR2 (ALIMENTAZIONE IN) |
Giallo |
Ingresso CA: ON quando è presente tensione CA e F1 non è bruciato. Ingresso DC: ON quando è presente alta tensione, rimane ON finché la tensione non scende al di sotto di 50 V. |
| CR37/CR39 (PRONTO) |
Verde |
ON quando la tensione è sufficiente e la scheda è in buone condizioni; rimane ON anche se le uscite GDPA sono pari a zero a causa del limite di corrente. |
| N1 (ALTA TENSIONE CORRENTE) |
Arancia |
ON quando un pin del connettore GDPL è collegato a una tensione esterna superiore a 300 V CA/CC, indicando una rottura dell'isolamento. |
| N2 (FUSIBILE 120 V CC) |
Arancia |
ON quando il fusibile F3 sull'uscita 120 Vcc è bruciato. |
6. Regolazione della tensione di uscita
La scheda DS200GDPAG1A regola la tensione di uscita rilevando la tensione sugli avvolgimenti 10, 11 e 12 del trasformatore di uscita T1. La tensione di uscita è regolata in fabbrica su 50 V CA a metà carico e in genere non richiede alcuna regolazione sul campo.
III. Architettura hardware
1. Struttura del consiglio
La scheda DS200GDPAG1A utilizza una struttura di circuito stampato standard con dimensioni compatibili con i requisiti di montaggio del sistema di azionamento GE. Il consiglio comprende:
Circuiti di rettifica e filtraggio degli ingressi: ingressi CA e CC di processo.
Regolatore chopper buck: riduce la corrente continua non regolata sul bus da 83 V.
Inverter da 27 kHz: genera CA ad alta frequenza per azionare il trasformatore di uscita.
Trasformatore di uscita T1: fornisce isolamento e conversione di tensione.
Circuiti di protezione: protezione integrata da sovracorrente, sovratensione e sottotensione.
Indicatori: 4 LED e 2 lampade al neon.
Punti di test: punti di test multipli (16 per la versione da 600 VA, 26 per la versione da 700 VA).
Connettori: 12 connettori a spina e 2 connettori ad innesto.
2. Metodo di montaggio
La scheda DS200GDPAG1A può essere montata su una piastra di montaggio del convertitore o direttamente all'interno dell'armadio del convertitore, a seconda della configurazione del convertitore. La scheda è messa a terra tramite tre viti di montaggio (GND1, GND2, GND3).
3. Fusibili
| del fusibile |
Valore nominale |
Descrizione della funzione |
Codice articolo GE |
| F1 |
15 A, 600 V, limitazione di corrente |
Limita i danni durante i guasti gravi; potrebbe esplodere durante il funzionamento continuo a pieno carico con ingresso CA inferiore a 102 V CA |
104X109 d.C |
| F2 |
2,25 A, 250 V |
Fornisce la limitazione della corrente di alimentazione di controllo; indica un guasto del regolatore di potenza di controllo quando bruciato |
573A392P6 |
| F3 |
1,5 A, 250 V |
Protegge l'uscita T1 verso l'alimentatore da 120 V CC |
573A392P12 |
4. Punti di prova
La scheda DS200GDPAG1A fornisce più punti di test. Diverse versioni (600 VA e 700 VA) hanno diverse configurazioni del punto di prova. I punti di prova chiave includono:
| punto di test |
Nome |
Descrizione |
| TP1 |
P160 |
Tensione bus positiva 160 V |
| TP2 |
ACOM |
Comune analogico |
| TP3 |
P15 |
Positivo tensione bus alimentazione controllo 15 V |
| TP5 |
BUCK |
Segnale di controllo PWM del chopper buck |
| TP8 |
OSC1 |
Segnale oscillatore di controllo inverter |
| TP9/TP10 |
FG3/FG4 |
Segnali di gate MOSFET dell'inverter |
| TP12 |
0FLT |
Sovratensione P80 o sottotensione P15 |
| TP13 |
CONVOC |
Segnale di sovracorrente dell'inverter |
| TP14 |
BUCKOC |
Segnale di sovracorrente del chopper buck |
| TP15 |
P160F |
Tensione bus positiva 160 V per l'alimentazione di controllo |
| TP16 |
NBUS |
Autobus negativo |
IV. Descrizione dettagliata dell'interfaccia
1. Connettori 1FAPL e 2FAPL
Utilizzato per collegare il gruppo ventola, fornendo alimentazione a 115 V CA:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
AC1F |
Ingresso 115 V CA al gruppo ventola |
| 2 |
AC2 |
Ingresso 115 V CA al gruppo ventola |
2. Connettori 1GDPL-4GDPL
Fornire uscite da 50 V CA (27 kHz) al backplane del gruppo di controllo:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
HF1 |
Ingresso per il backplane del gruppo di controllo (50 V RMS CA bulk) |
| 2 |
HFSH |
Ingresso per controllare il backplane dell'assieme; messo a terra per essere utilizzato come scudo quando si salta su STAB1/STAB2 |
| 3 |
HF2 |
Ingresso per il backplane del gruppo di controllo (50 V RMS CA bulk) |
Nota: il collegamento di questi ponticelli annulla il design a doppio isolamento dell'uscita.
3. Connettore ACPL
Per la connessione di ingresso CA:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
AC1F |
Ingresso 80-132 V CA, 60 Hz, protezione del circuito fornita dal fusibile F1 |
| 2 |
GND |
Terra da utilizzare come scudo o terra |
| 3 |
AC2 |
Ingresso 80-132 V CA |
4. Connettore CPTPL
Per il collegamento di dispositivi esterni:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
CP120 |
Positivo 120 V per uso esterno |
| 2 |
120SW |
Alimentazione interruttore porta 120 V |
| 3 |
CN120 |
Negativo 120 V per uso esterno |
| 4 |
AC1F |
Ingresso AC1F per uso esterno (vedi Tabella 6) |
| 5 |
AC2 |
Ingresso AC2 per uso esterno (vedi Tabella 6) |
5. Connettore DCPL
Per la connessione di ingresso CC:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
NBUS |
Ingresso negativo 105-140 Vcc |
| 2 |
XCAP |
Non connesso |
| 3 |
PEXT |
Ingresso positivo 105-140 Vcc |
Nota: i pin 1, 2 e 3 potrebbero essere cortocircuitati insieme se viene scelta l'opzione del condensatore ride-through esterno.
6. Connettore DSPL
Per il collegamento dell'interruttore sulla porta:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
CP120 |
Alimentazione 120 V per l'interruttore della porta |
| 2 |
NC |
Non connesso |
| 3 |
120SW |
Alimentazione 120 V per l'interruttore della porta |
7. Connettore GIPL
Per il collegamento alla scheda di espansione/sorgente di carico:
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
CVOKP |
Uscita diagnostica CVOK positiva alla scheda di espansione |
| 2 |
CVOKN |
Negativo uscita diagnostica CVOK alla scheda di espansione |
| 3 |
HFC |
Schermare la terra su GND3 |
| 4 |
HFC1 |
Uscita CA da 50 V RMS con presa centrale alla scheda di espansione |
| 5 |
HFC2 |
Uscita CA da 50 V RMS con presa centrale alla scheda di espansione |
| 6 |
HFC3 |
Uscita CA da 50 V RMS con presa centrale alla scheda di espansione |
8. Connettore GXPL
Per il collegamento alla scheda sorgente ad alta tensione (normalmente disconnessa sui convertitori Innovation Series):
| pin |
del segnale |
Descrizione |
| 1 |
HFC1 |
Uscita CA da 50 V RMS con presa centrale alla scheda sorgente ad alta tensione |
| 2 |
NC |
Non connesso |
| 3 |
HFC |
Terra schermata a GND3 (non collegata sui convertitori Innovation Series) |
| 4 |
HFC3 |
Uscita CA da 50 V RMS con presa centrale alla scheda sorgente ad alta tensione |
9. Connettori Stab-On STAB1/STAB2
Per la messa a terra dello schermo:
| Stab-On |
del segnale |
Descrizione |
| STAB1 |
GND2 |
Schermare la terra su GND2 |
| STAB2 |
HFSH |
Ingresso per controllare il backplane dell'assieme; messo a terra per essere utilizzato come scudo quando si salta su STAB1/STAB2 |
V. Installazione e manutenzione
1. Posizione di montaggio
La scheda DS200GDPAG1A può essere montata su una piastra di montaggio del convertitore o direttamente all'interno dell'armadio del convertitore, a seconda della configurazione del convertitore. La scheda è messa a terra tramite tre viti di montaggio.
2. Passaggi di installazione (montaggio su piastra)
Verificare che l'alimentazione sia disattivata: spegnere l'unità, attendere alcuni minuti affinché i condensatori dell'alimentatore si scarichino ed eseguire il test per verificare che non vi sia alimentazione.
Apri lo sportello dell'armadio: consente di accedere all'area del cablaggio stampato.
Scollegare i cavi: identificare e scollegare tutti i cavi dalla scheda.
Allentare i bulloni inferiori: individuare e allentare i due bulloni e le rondelle che fissano la parte inferiore della piastra di montaggio della scheda GDPA.
Rimuovere i bulloni superiori: individuare e rimuovere i due bulloni e le rondelle che fissano la parte superiore della piastra di montaggio della scheda GDPA.
Rimuovere la piastra di montaggio: rimuovere la piastra di montaggio e la scheda GDPA facendo scorrere la piastra di montaggio verso l'alto finché le scanalature scanalate non liberano i bulloni inferiori.
Rimuovere la vecchia scheda: rimuovere i dadi e le rondelle che fissano la scheda GDPA alla piastra di montaggio.
Rimuovere i distanziatori in nylon: rimuovere i distanziatori in nylon dalla scheda GDPA.
Installare i distanziatori in nylon: posizionare i distanziatori in nylon rimossi dalla vecchia scheda GDPA sulla nuova scheda.
Installa la nuova scheda: posiziona la nuova scheda GDPA sulla piastra di montaggio, assicurandoti che i distanziatori metallici siano posizionati correttamente e fissali con dadi e rondelle.
Installare la piastra di montaggio: installare la piastra di montaggio e la nuova scheda facendola scorrere verso il basso finché non si appoggia completamente sui bulloni inferiori.
Installare i bulloni superiori: installare e serrare i due bulloni e le rondelle che fissano la parte superiore della piastra di montaggio.
Stringere i bulloni inferiori: stringere i due bulloni e le rondelle che fissano la parte inferiore della piastra di montaggio.
Ricollegare i cavi: identificare e ricollegare tutti i cavi alla nuova scheda GDPA.
3. Passaggi di installazione (montaggio diretto)
Verificare che l'alimentazione sia disattivata: spegnere l'unità, attendere alcuni minuti affinché i condensatori dell'alimentatore si scarichino ed eseguire il test per verificare che non vi sia alimentazione.
Apri lo sportello dell'armadio: consente di accedere all'area del cablaggio stampato.
Scollegare i cavi: identificare e scollegare tutti i cavi dalla scheda.
Rimuovere gli elementi di fissaggio: rimuovere i dadi e le rondelle che fissano la scheda GDPA ai distanziatori dell'unità.
Rimuovi vecchia scheda: rimuovi la scheda GDPA.
Rimuovere i distanziatori in nylon: rimuovere i distanziatori in nylon dalla scheda GDPA.
Installare i distanziatori in nylon: posizionare i distanziatori in nylon rimossi dalla vecchia scheda GDPA sulla nuova scheda.
Installa la nuova scheda: posiziona la nuova scheda GDPA nell'unità, assicurandoti che i distanziatori metallici siano posizionati correttamente e fissali con dadi e rondelle.
Ricollegare i cavi: identificare e ricollegare tutti i cavi alla nuova scheda GDPA.
4. Raccomandazioni per la manutenzione
Precauzioni ESD: indossare sempre una fascetta di messa a terra quando si maneggiano le schede. Conservare le tavole in sacchetti antistatici.
Ispezione periodica: controllare lo stato dei LED e delle lampade al neon per garantire il normale funzionamento elettrico.
Ispezione dei fusibili: controllare regolarmente lo stato dei fusibili; se bruciato, indagare tempestivamente sulla causa.
Gestione delle parti di ricambio: si consiglia di conservare almeno una scheda GDPA identica in loco come riserva per ridurre al minimo i tempi di fermo.
VI. Applicazioni
La scheda di alimentazione ad alta frequenza DS200GDPAG1A è ampiamente utilizzata nelle seguenti applicazioni industriali:
Sistemi a frequenza variabile CA AC2000: fornisce alimentazione ad alta frequenza per i circuiti di comando del gate IGBT/GTO.
Azionamenti della serie Innovation: funge da componente principale per l'alimentazione dell'azionamento del cancello.
Sistemi di eccitazione EX2000: Fornisce alimentazione per gli azionamenti dei gate SCR nei sistemi di eccitazione.
Sistemi di azionamento ad alta potenza: forniscono alimentazione ad alta frequenza in applicazioni di azionamento ad alta potenza che richiedono potenza di azionamento del gate.
Aggiornamenti di sistema e progetti di retrofit: sostituisce le schede di alimentazione ad alta frequenza nei sistemi di azionamento più vecchi.
