Scheda di carico/origine espansore GE IS200GGXIG1A

IS200GGXIG1A è una scheda di isolamento e distribuzione del segnale principale progettata da General Electric (GE) Industrial Systems per il sistema di azionamento a frequenza variabile a media tensione Innovation Series™. In quanto scheda di espansione carico/origine (GGXI), IS200GGXIG1A stabilisce una barriera di isolamento di sicurezza completa tra il ponte di alimentazione ad alta tensione e il rack della scheda Innovation Series™, svolgendo contemporaneamente molteplici attività critiche tra cui la conversione del segnale di controllo del gate, il condizionamento e l'aggregazione del segnale di feedback e il monitoraggio dello stato del sistema. Questa scheda funziona in stretto coordinamento con la scheda controller di interfaccia ponte IS200BICI e la scheda di interfaccia di alimentazione ponte IS200BPII, formando insieme un collegamento di controllo distribuito completo per un massimo di 12 tiristori a commutazione di gate integrati (IGCT).

La scheda IS200GGXIG1A è installata nell'area del quadro elettrico vicino al ponte di alimentazione, adiacente alla scheda di assemblaggio di alimentazione del gate driver DS200GDPA (GDPA). Scambia comandi di gate e informazioni di stato con la scheda BPII tramite segnali differenziali RS-422, invia segnali di feedback di tensione e corrente condizionati alla scheda BICI tramite il connettore JFBK e si collega direttamente ai moduli gate driver degli IGCT tramite 12 coppie di ricetrasmettitori in fibra ottica. Questa architettura di interfaccia multimediale multilivello garantisce isolamento ad alta tensione e immunità al rumore, consentendo al contempo un'affidabile trasmissione bidirezionale dei comandi di controllo e dei segnali di feedback.

Posizionamento del sistema e integrazione dell'architettura

All'interno della gerarchia di controllo del sistema di azionamento Innovation Series™, l'IS200GGXIG1A è situato tra il gruppo di schede di controllo BICI/BPII e il ponte di alimentazione, fungendo da hub lato campo dell'intera rete di controllo del cancello e di feedback del segnale. Le sue principali relazioni di interfaccia sono le seguenti:

• Uplink alla scheda BICI : tramite il connettore JFBK a 44 pin, invia segnali di feedback di corrente dai trasformatori di corrente attivi trifase (LEM), segnali di feedback di tensione attenuati dalla scheda NATO per vari nodi, segnali di identificazione della scheda e segnali di controllo della connessione dei cavi alla scheda BICI.

• Uplink alla scheda BPII : tramite il connettore JGATE a 68 pin, riceve 12 canali di segnali di comando del gate RS-422 dalla scheda BPII e invia 12 canali di segnali di stato del gate RS-422 alla scheda BPII. Riporta inoltre varie informazioni sullo stato, tra cui lo stato di alimentazione GDPA, lo stato di alimentazione P5, lo stato di alimentazione di controllo 115 V, lo stato dei fusibili, il rilevamento del cavo in posizione della scheda NATO e il controllo della connessione del cavo BICI-GGXI-BPII.

• Downlink agli IGCT : attraverso 12 coppie di connettori ricetrasmettitori in fibra ottica (da FO01 a FO12), converte i comandi del gate in segnali ottici inviati ai moduli driver del gate IGCT e riceve segnali ottici di feedback sullo stato del gate IGCT.

• Ingresso alimentazione : riceve un'alimentazione a onda quadra da 27 kHz, 48 V CA dalla scheda GDPA tramite quattro connettori da J1 a J4, con ciascun ingresso che trasporta anche il segnale di stato CVOK della scheda GDPA.

• Ingresso feedback tensione : riceve segnali di tensione attenuati dalla scheda di scalatura feedback tensione IS200NATO tramite due connettori a 20 pin, J15 e J16.

• Uscita feedback corrente : fornisce alimentazione di ±24 V CC ai trasformatori di corrente attivi trifase tramite i connettori J10, J11 e J12 e riceve i relativi segnali di feedback di ±5 V CC.

Funzioni principali dettagliate

1. Conversione del segnale di gate da RS-422 a fibra ottica

Una delle funzioni principali dell'IS200GGXIG1A è convertire i 12 canali dei segnali di comando del gate differenziale RS-422 (TX N/TX P) ricevuti dalla scheda BPII tramite il connettore JGATE in segnali in fibra ottica che guidano gli IGCT corrispondenti all'accensione ('Light ON' indica un comando di fuoco). Contemporaneamente, i segnali di feedback sullo stato della fibra ottica provenienti dai moduli gate driver IGCT ('Luce accesa' indica che IGCT è OK) vengono ricevuti e riconvertiti in segnali elettrici differenziali RS-422 (RX N/RX P), che vengono rinviati alla scheda BPII tramite il connettore JGATE. Ciascun segnale di gate corrisponde a una coppia di connettori del ricetrasmettitore in fibra ottica, con il trasmettitore (TX) grigio e il ricevitore (RX) blu; questa chiara distinzione cromatica facilita l'identificazione e la manutenzione in loco.

2. Ricezione e distribuzione del segnale di feedback della tensione

L'IS200GGXIG1A riceve più canali di segnali di tensione attenuati dalla scheda NATO tramite due connettori a 20 pin (J15 e J16). J15 trasporta i segnali di tensione dei nodi del braccio del ponte relativi al neutro: tensione di fase A (VA), tensione di fase B (VB), tensione di fase C (VC), tensione del bus positivo (VP), tensione del bus negativo (VN) e il segnale di controllo del cavo in posizione n. 1 della scheda NATO. J16 trasporta segnali di tensione del bus del condensatore: tensione del bus positivo del condensatore (VPB), tensione del bus negativo del condensatore (VNB), tensione del bus zero (VO), segnali dell'indicatore della tensione del bus positivo e negativo del condensatore (VPCAP, VNCAP) e il segnale di controllo del cavo in posizione n. 2 della scheda NATO. Tutti i segnali hanno ampiezza di 10 V picco, riferiti al comune locale (LCOM), e vengono inviati alla scheda BICI tramite il connettore JFBK.

3. Interfaccia del trasformatore di corrente attivo

IS200GGXIG1A fornisce un canale completo di alimentazione e ricezione del segnale per i trasformatori di corrente attivi trifase (LEM). Attraverso tre connettori, J10 (Fase A), J11 (Fase B) e J12 (Fase C), ciascuna fase emette un'alimentazione di ±24 V CC (precisione ±10%, 0,6 A massimo) e riceve contemporaneamente segnali di feedback di corrente di ±5 V CC, 0,5 A rms. I segnali di corrente trifase condizionata (LEMA, LEMB, LEMC) vengono inviati alla scheda BICI tramite il connettore JFBK per essere utilizzati dal regolatore di corrente e dalle funzioni di protezione. I testpoint TP4, TP5 e TP6 sulla scheda consentono rispettivamente la misurazione dei segnali di corrente trifase scalati.

4. Monitoraggio dello stato del sistema e indicazione LED

La scheda IS200GGXIG1A integra funzioni complete di monitoraggio dello stato del sistema ed è dotata di nove indicatori LED che forniscono una visualizzazione intuitiva dello stato:

I due LED rossi, DS17 e DS18, forniscono un importante avviso di sicurezza: rimangono accesi quando la tensione residua sui condensatori del bus CC supera i 100 V, avvisando il personale di manutenzione del pericolo di alta tensione.

5. Progettazione di isolamento e messa a terra

L'IS200GGXIG1A impiega una tecnica di isolamento multistrato per garantire la sicurezza dell'alta tensione: le interfacce in fibra ottica forniscono isolamento dall'alta tensione, gli optoisolatori vengono utilizzati per la trasmissione del segnale di stato, viene utilizzato un sensore interruttore con fusibile isolato, è presente un chip di identificazione della scheda elettricamente isolato, alimentatori isolati alimentano la scheda e vengono utilizzati schermi attivi del trasformatore.

La scheda fornisce nove connettori di messa a terra (da E1 a E9) per supportare configurazioni di messa a terra flessibili. Nella progettazione si distinguono due tipi di comuni: LCOM (Local Common) viene utilizzato per circuiti 'silenziosi' come i circuiti analogici, fungendo da punto centrale per gli alimentatori del trasformatore di corrente e riferimento terminale per i resistori di carico del sensore di tensione e corrente; DCOM (Digital Common) viene utilizzato per circuiti 'rumorosi' come i circuiti digitali. Sulla scheda GGXI non esiste un collegamento diretto tra DCOM e massa dello chassis; il collegamento esiste solo tramite la scheda BPII. Questo design evita efficacemente le interferenze del loop di terra.

Una tipica configurazione di messa a terra consigliata è: collegare un connettore CHASSIS alla massa del pannello, collegare un connettore LCOM a un connettore CHASSIS e collegare un connettore DCOM a un connettore DCOMY (DCOMY/DCOMW sono piani di terra estesi tramite i cavi JFBK/JGATE).

6. Identificazione della scheda elettronica e controllo del cavo

IS200GGXIG1A incorpora un chip ID seriale isolato integrato e la rete del segnale di identificazione della scheda (BRDID) si estende attraverso i connettori PFBK della scheda BICI. Per garantire che i cavi della scheda GGXI siano collegati correttamente e non incrociati, il sistema utilizza una coppia di fili dedicata nel cavo PFBK/JFBK e nel cavo JGATE. La corrente viene fatta passare in direzioni opposte attraverso queste coppie dedicate per verificare che la direzione del cavo per la prima e la seconda scheda GGXI sia corretta. Il risultato del rilevamento viene restituito alla scheda BICI dalla scheda BPII tramite il backplane, ottenendo la verifica automatica dell'integrità e della correttezza della connessione del cavo.

Risorse del punto di prova

L'IS200GGXIG1A fornisce 14 punti di test utente, facilitando la messa in servizio in loco e la diagnosi dei guasti:

Riepilogo dell'interfaccia del connettore

Installazione e precauzioni di sicurezza

L'IS200GGXIG1A è fissato con 7 viti su quattro distanziatori in plastica (posizioni superiore e centrale) e tre distanziatori in metallo (posizioni inferiori, utilizzati con rondelle a stella). Le rondelle a stella devono essere accoppiate ai distanziatori metallici e posizionate contro le superfici metalliche, non contro i distanziatori in plastica. I distanziatori metallici e le rondelle a stella formano insieme un circuito protettivo che devia qualsiasi alta tensione accidentale a terra. Quando si sostituisce la scheda, è necessario scollegare tutta l'alimentazione e seguire le procedure di blocco/tagout. Durante la movimentazione è necessario indossare un braccialetto antistatico e le schede di ricambio devono essere conservate in un imballaggio antistatico.