IS200SCNVG1A è una scheda di interfaccia per convertitori a diodi SCR progettata da General Electric (GE) per i suoi convertitori a diodi SCR Innovation Series™. Questa scheda è la versione standard della serie SCNV, utilizzata principalmente per sorgenti a 6 impulsi in unità autonome da 1800 A e 1000 A. Ciascuna scheda pilota tre SCR (66 mm o più piccoli). Questa scheda non viene utilizzata per pilotare SCR in parallelo dalla stessa scheda.
La scheda IS200SCNVG1A si trova tra il rack di controllo e il ponte di potenza e funge da interfaccia di segnale critica e stadio driver. Riceve i segnali di controllo dalla scheda di interfaccia del ponte IS200BIC, li isola e amplifica e pilota gli SCR e l'IGBT opzionale di frenatura dinamica (DB). La scheda integra vari circuiti di feedback, tra cui il rilevamento della corrente di ingresso, il feedback della tensione linea-linea, il feedback della tensione del collegamento CC e il feedback DB IGBT VCE, fornendo informazioni complete sullo stato operativo al sistema di controllo.
Le caratteristiche principali dell'IS200SCNVG1A includono:
Azionamento a 6 impulsi: adatto per convertitori a diodi SCR a 6 impulsi, che pilotano tre SCR per scheda.
Feedback multipli: fornisce il rilevamento della corrente di ingresso trifase, due feedback della tensione linea-linea, feedback della tensione del collegamento CC e feedback DB IGBT VCE.
Supporto della frenatura dinamica: circuito di comando del gate IGBT DB opzionale e rilevamento dei guasti di temperatura.
Isolamento elettrico: i circuiti driver e feedback utilizzano l'isolamento galvanico e ottico per la sicurezza.
Controllo abilitazione gate: i segnali DRVP5 e NDRPC controllano l'abilitazione/disabilitazione del gate.
Memoria ID integrata: la memoria seriale di sola lettura memorizza l'identificazione della scheda e le informazioni sulla revisione.
Generazione di alimentatori multipli: nove alimentatori isolati vengono generati da un ingresso da 18,4 V CA tramite trasformatori integrati.
Nessun componente regolabile dall'utente: la scheda non dispone di indicatori LED, fusibili, punti di test utente o hardware regolabile.
La scheda si monta nello slot 6 del rack per schede Innovation Series e si collega al backplane del gruppo di controllo IS200CABP tramite il connettore P1. È dotato di sei connettori a spina per l'interfacciamento con i gate driver, il collegamento CC e gli shunt di corrente.
Importante avviso di sicurezza: la scheda dispone di quattro punti di test (TP1-TP4) esclusivamente per test tecnici. Gli utenti non devono accedere a questi punti di prova! Su questi punti di prova è presente alta tensione (575 V CA o 900 V CC).
II. Funzioni principali
Le funzioni principali dell'IS200SCNVG1A includono, ma non sono limitate a, quanto segue:
1. Gate driver SCR
La scheda IS200SCNVG1A fornisce tre circuiti di pilotaggio del gate SCR isolati individualmente per le fasi A, B e C. Ciascun circuito utilizza lo stesso modulo ibrido del circuito di pilotaggio del gate DB ma in una configurazione diversa. Il circuito del gate driver SCR commuta tra VCC (22 V) e VEE (0 V) per fornire corrente di gate. Su questa scheda non vengono segnalati guasti al gate driver SCR.
2. Gate driver IGBT con frenatura dinamica (DB).
Il circuito di comando del gate IGBT DB opzionale viene utilizzato per la frenatura dinamica. Il circuito è composto da un modulo gate driver ibrido otticamente isolato e da alcuni componenti discreti. Il modulo commuta la tensione gate-emettitore IGBT tra VCC (+15 V) e VEE (-7,5 V).
Questo circuito può generare due tipi di guasti:
Errore di desaturazione: generato quando all'IGBT viene comandato di accendersi e VCE supera 10 V per 4 microsecondi o più. Quando si verifica un errore di desaturazione, il modulo diminuirà lentamente la VGE fino allo spegnimento dell'IGBT (spegnimento graduale).
Errore di sottotensione alimentazione driver: generato quando la tensione tra VCC e VEE scende al di sotto di 16 V.
Questi guasti vengono messi insieme in OR e accoppiati otticamente alla logica di controllo. Questi guasti sono transitori e devono essere mantenuti dal circuito di gestione dei guasti che monitora i guasti tramite P1 (questo viene fatto sulla scheda BIC).
3. Controllo abilitazione cancello
I segnali DRVP5 e NDRPC provenienti dalla scheda BIC vengono utilizzati per disabilitare/abilitare il gating. DRVP5 dovrebbe essere alto (+5 V) e NDRPC dovrebbe essere basso (DCOM) per abilitare il gating. L'azionamento del gate viene disabilitato quando DRVP5 diventa basso o NDPRC diventa alto.
4. Shunt del feedback corrente
La corrente di fase in uscita viene monitorata derivando un segnale di uscita dell'oscillatore controllato in tensione (VCO) dalla tensione caduta attraverso lo shunt di fase. Questa tensione viene amplificata e quindi trasmessa al circuito VCO. Il VCO ha una gamma di 0-2 MHz e il circuito è polarizzato in modo che a corrente zero l'uscita nominale sia 1 MHz. Una tensione shunt di ±400 mV viene convertita in una variazione di ±800 kHz nella frequenza di uscita del VCO. L'uscita del VCO è accoppiata otticamente a un'interfaccia del driver differenziale con la logica di controllo.
5. Feedback della tensione linea-linea
La scheda fornisce due circuiti isolati di feedback della tensione linea-linea per VAB e VBC. La tensione linea-linea in ingresso viene monitorata derivando due segnali VCO, VAB e VBC, dalle connessioni shunt di fase in ingresso. Questi circuiti condividono alimentatori e oscillatori di clock con i circuiti di feedback shunt di fase B e C. I VCO hanno una gamma di 0-2 MHz e il circuito è polarizzato in modo che la tensione zero da linea a linea produca un'uscita nominale di 976,8 kHz. Una variazione di ±1 V nella tensione linea-linea si traduce in una variazione di ±959,58 Hz nella frequenza di uscita. Le uscite dei VCO sono accoppiate otticamente alla logica di controllo. I circuiti di retroazione della tensione linea-linea dispongono di un filtro di ingresso con una frequenza di interruzione di 17,46 kHz.
6. Feedback tensione collegamento CC
La scheda fornisce un circuito di feedback della tensione del collegamento CC isolato. Questo circuito condivide l'alimentazione con il circuito di feedback DB IGBT VCE e fa riferimento al collegamento CC negativo (lo stesso dell'emettitore DB IGBT). L'ingresso positivo del collegamento CC viene alimentato al circuito VCO attraverso un attenuatore resistivo. Il VCO ha una gamma di uscita di 0-2 MHz. L'ingresso è scalato in modo che la tensione di collegamento 0-1197,5 V corrisponda a 0-2 MHz. L'uscita del VCO è accoppiata otticamente alla logica di controllo. Il circuito di feedback della tensione del collegamento CC dispone di un filtro di ingresso con una frequenza di interruzione di 10,03 kHz.
7. Feedback DB IGBT VCE
Se dotata dell'opzione DB, la scheda fornisce un circuito di feedback DB IGBT VCE isolato. Condivide l'alimentazione con il circuito di feedback della tensione del collegamento CC e fa riferimento all'emettitore DB IGBT (uguale al collegamento CC negativo). L'ingresso del collettore DB IGBT viene alimentato al circuito VCO attraverso un attenuatore resistivo. Il VCO ha una gamma di uscita di 0-2 MHz. L'ingresso è scalato in modo che 0-1197,5 V corrisponda a 0-2 MHz. L'uscita del VCO è accoppiata otticamente alla logica di controllo. Questo circuito ha un filtro di ingresso con una frequenza di interruzione di 10,03 kHz.
8. Rilevamento guasto temperatura DB
Se dotata dell'opzione DB, la scheda fornisce un circuito di rilevamento dei guasti di temperatura DB. Come alimentatore viene utilizzata un'alimentazione isolata da 15 V (P15T). Il segnale DBTF viene utilizzato per segnalare alla scheda BIC eventuali guasti dovuti alla temperatura del DB. In condizioni normali (nessun guasto), il contatto del termostato fornito esternamente è chiuso e 12 mA fluiscono nel fotoaccoppiatore, causando un valore basso del DBTF. Quando si verifica un guasto (temperatura del dissipatore di calore DB ≥ soglia del termostato), il contatto del termostato si apre e nessuna corrente in ingresso fluisce nel fotoaccoppiatore, causando un DBTF alto.
9. Generazione di alimentatori
La scheda riceve alimentazione regolata +5 V CC (P5) e DCOM, oltre a un ingresso a onda quadra da 18,4 V CA, 25 kHz (VAC1 e VAC2) tramite il connettore P1 dal backplane. Nove alimentazioni isolate derivano dai secondari di quattro trasformatori:
| del trasformatore |
dello scopo dell'alimentatore |
Specifiche |
| T1 |
Fase A Azionamento gate SCR |
Isolato +22,5 V, semionda, riferito al bus CC positivo, non regolato ±10%, max 1 A |
| T1 |
Feedback dello shunt di fase A |
Isolato +12/-12/+5 V, onda intera, riferito al lato ponte dello shunt A, non regolato (tranne 5 V), ±10%, max 100 mA |
| T2 |
Azionamento gate SCR di fase B |
Isolato +22,5 V, semionda, riferito al bus CC positivo, non regolato ±10%, max 1 A |
| T2 |
Feedback shunt di fase B/feedback VAB |
Isolato +12/-12/+5 V, onda intera, riferito al lato ponte dello shunt B, non regolato (tranne 5 V), ±10%, max 100 mA |
| T3 |
Azionamento del gate SCR di fase C |
Isolato +22,5 V, semionda, riferito al bus CC positivo, non regolato ±10%, max 1 A |
| T3 |
Feedback shunt fase C/feedback VBC |
Isolato +12/-12/+5 V, onda intera, riferito al lato ponte dello shunt C, non regolato (tranne 5 V), ±10%, max 100 mA |
| T4 |
Azionamento del gate IGBT DB |
Isolato +15/-7,5 V, semionda, riferito all'emettitore DB IGBT (= bus CC negativo), non regolato ±5%, max 1 A |
| T4 |
Feedback tensione collegamento CC/DB VCE |
Isolato +12/-12/+5 V, onda intera, riferito al bus CC negativo (= emettitore DB IGBT), non regolato (tranne 5 V), ±10%, max 100 mA |
| T4 |
Errore temperatura DB |
Isolata +15 V, semionda, non regolata ±10% |
10. Memoria ID integrata
La scheda IS200SCNVG1A è dotata di un dispositivo di memoria seriale di sola lettura preprogrammato con informazioni di identificazione e revisione della scheda. Queste informazioni sono accessibili tramite la linea dati BRDID sul connettore P1, facilitando l'identificazione automatica del tipo di scheda e della revisione da parte del sistema.
III. Applicazioni di sistema
1. Applicazione nei convertitori a diodi SCR della serie Innovation
IS200SCNVG1A è una scheda di interfaccia critica che collega i circuiti di controllo e di alimentazione all'interno dei convertitori a diodi SCR Innovation Series. I suoi ruoli all'interno del sistema includono:
Pilotaggio gate SCR: isola e amplifica i segnali di controllo gate dalla scheda BIC per pilotare gli SCR trifase.
Controllo dinamico della frenatura: azionamento DB IGBT opzionale per dissipare l'energia rigenerativa.
Feedback sullo stato: fornisce informazioni complete sullo stato operativo (corrente, tensione, VCE, temperatura) al sistema di controllo tramite più circuiti di feedback.
Protezione dai guasti: rileva guasti di desaturazione dell'IGBT DB, sottotensione di alimentazione e sovratemperatura, segnalandoli tempestivamente al sistema di controllo.
2. Scenari applicativi tipici
Raddrizzatori ad alta potenza: utilizzati negli alimentatori raddrizzatori industriali ad alta potenza.
Azionamenti a frequenza variabile CA: funge da interfaccia di controllo nei convertitori SCR a 6 impulsi.
Azionamenti per motori CC: utilizzati per il controllo della velocità dei motori CC.
Sistemi di energia rinnovabile: applicati nei convertitori per la generazione di energia eolica e fotovoltaica.
Sistemi di trazione per il trasporto ferroviario: controlla gli SCR nei convertitori di trazione.
IV. Descrizione dettagliata dell'interfaccia
1. Connettore SAPL (shunt di fase A)
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
ASHL |
Lato linea CA dello shunt (A-) |
| 2 |
ACOM |
Lato ponte dello shunt (A+) |
2. Connettore SBPL (shunt di fase B)
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
BSHL |
Lato linea CA dello shunt (B-) |
| 2 |
BCOM |
Lato ponte dello shunt (B+) |
| 3 |
NC |
Non connesso |
3. Connettore SCPL (shunt di fase C)
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
CSHL |
Lato linea CA dello shunt (C-) |
| 2 |
CCOM |
Lato ponte dello shunt (C+) |
| 3 |
NC |
Non connesso |
| 4 |
NC |
Non connesso |
4. Connettore SPL (azionamento gate SCR)
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
GC |
Porta SCR di fase C |
| 2 |
CDCOM |
Catodo SCR di fase C |
| 3 |
NC |
Non connesso |
| 4 |
GB |
Porta SCR di fase B |
| 5 |
BDCOM |
Catodo SCR di fase B |
| 6 |
NC |
Non connesso |
| 7 |
NC |
Non connesso |
| 8 |
GA |
Porta SCR di fase A |
| 9 |
ADCOM |
Catodo SCR di fase A |
5. Connettore DPL (unità gate DB, opzionale)
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
DBTP |
DB Temperatura positiva |
| 2 |
DBTN |
DB Temperatura negativa |
| 3 |
NC |
Non connesso |
| 4 |
NC |
Non connesso |
| 5 |
DBP15 |
+15 V PS per DB Gate Drive |
| 6 |
DBN7 |
-7,5 V PS per DB Gate Drive |
| 7 |
NC |
Non connesso |
| 8 |
DBE |
Emettitore IGBT DB |
| 9 |
DBG |
Porta IGBT DB |
| 10 |
NC |
Non connesso |
| 11 |
NC |
Non connesso |
| 12 |
DBC |
Collettore IGBT DB |
6. Connettore DCPL (tensione collegamento CC, non utilizzato se non è presente l'opzione DB)
| dei pin |
della nomenclatura |
Descrizione |
| 1 |
DCP |
Collegamento CC positivo |
| 2 |
NC |
Non connesso |
| 3 |
NC |
Non connesso |
| 4 |
NC |
Non connesso |
| 5 |
NC |
Non connesso |
| 6 |
DBCOM |
Negativo collegamento CC |
7. Segnali chiave del connettore backplane P1
| del segnale |
Descrizione |
| VCA1/VAC2 |
Ingresso alimentazione onda quadra 18,4 V CA, 25 kHz |
| P5 |
Fonte di alimentazione digitale +5 V CC |
| DCOM |
Ritorno alimentazione digitale +5 V CC (comune) |
| DRVP5 |
Abilitazione gate (attivo alto) |
| NDPC |
Abilitazione cancello (attivo basso) |
| NVDC |
Feedback della tensione del collegamento CC |
| NVDBCE |
Feedback VCE di frenatura dinamica |
| DBF |
Difetto di frenatura dinamica |
| DBTF |
Anomalia temperatura frenatura dinamica |
| NAD |
Azionamento del gate SCR fase A |
| NBD |
Azionamento del gate SCR di fase B |
| NCD |
Azionamento del gate SCR di fase C |
| NASFB |
Feedback shunt di fase A (corrente) |
| NBSFB |
Feedback shunt di fase B (corrente) |
| NCSFB |
Feedback shunt di fase C (corrente) |
| NVAB |
Feedback di tensione linea-linea VAB |
| NVBC |
Feedback di tensione linea-linea VBC |
| BRD_ID |
Linea di identificazione della scheda seriale |
| I24/I24_COM |
Alimentazione isolata da 24 V CC (per relè cliente) |
V. Installazione e sostituzione
1. Posizione di montaggio
La scheda IS200SCNVG1A si inserisce nello slot 6 del rack per schede Innovation Series e si collega al connettore J15 del backplane CABP tramite P1.
2. Procedura di sostituzione
Avvertenze di sicurezza:
AVVERTENZA: per evitare scosse elettriche, spegnere l'alimentazione del sistema di azionamento e seguire tutte le procedure di blocco/etichettatura locali.
ATTENZIONE: utilizzare apparecchiature di test di sicurezza progettate per alte tensioni per verificare che i circuiti siano diseccitati prima di toccarli.
ATTENZIONE: su questa scheda è presente alta tensione (575 V CA o 900 V CC). È necessaria la massima cautela.
ATTENZIONE: per evitare danni ai componenti causati dall'elettricità statica, trattare tutte le schede con tecniche di movimentazione sensibili all'elettricità statica. Indossare una cinghia di messa a terra e conservare le schede in borse antistatiche.
Passaggi di rimozione:
Verificare lo spegnimento: assicurarsi che il sistema di azionamento sia completamente diseccitato.
Open Cabinet Door: apre la porta dell'armadio del convertitore. Utilizzare apparecchiature di prova ad alta tensione per verificare che i circuiti siano diseccitati.
Rimuovi la vecchia scheda:
Allentare le viti nella parte superiore e inferiore della scheda vicino alle linguette di espulsione (le viti sono prigioniere, non rimuoverle).
Rimuovere la scheda sollevando le linguette di espulsione.
Estrarre delicatamente la tavola dal rack utilizzando entrambe le mani.
Installazione della nuova scheda:
Inserisci scheda: fai scorrere la nuova scheda nello slot corretto (slot 6) lungo le guide.
Tavola del sedile: utilizzando i pollici, premere con decisione contemporaneamente la parte superiore e inferiore della tavola per posizionarla inizialmente.
Stringere le viti: serrare alternativamente le viti superiore e inferiore in modo uniforme per garantire che la scheda sia posizionata correttamente.
Ripristinare l'alimentazione: chiudere lo sportello dell'armadio e ripristinare l'alimentazione al sistema.
