Papan Antara Muka Personaliti Jambatan Pemacu IS200BPIAG1A IGBT ialah komponen antara muka kritikal yang direka oleh Sistem Kawalan Perindustrian GE untuk sistem pemacu AC tiga fasa berasaskan IGBT. IS200BPIAG1A menyediakan antara muka isyarat yang lengkap dan boleh dipercayai antara elektronik kawalan dan elektronik kuasa, berfungsi sebagai jambatan teras yang membolehkan kawalan berprestasi tinggi dan operasi selamat sistem pemacu. IS200BPIAG1A dipasang dalam rak papan jenis VME standard dan antara muka dengan satah belakang sistem kawalan melalui penyambung P1nya. Ia disambungkan terus kepada peranti kuasa IGBT fasa A, B dan C melalui enam penyambung palam khusus fasa.
IS200BPIAG1A menyepadukan enam litar pemacu get IGBT terpencil secara bebas, tiga litar maklum balas arus Voltan Pengayun Terkawal (VCO) shunt terpencil, dan litar maklum balas VCO terpencil untuk memantau voltan pautan DC dan voltan keluaran VAB dan VBC. Selain itu, papan IS200BPIAG1A menampilkan arus lebihan fasa tahap perkakasan terbina dalam dan perlindungan kerosakan desaturasi IGBT, menyediakan sistem perlindungan yang menyeluruh dan setempat untuk jambatan kuasa IGBT. Semua fungsi ini disepadukan pada satu papan faktor bentuk VME standard, menunjukkan falsafah reka bentuk modular dan bersepadu GE yang sangat bersepadu untuk antara muka elektronik kuasa.
Reka Bentuk Sistem Bekalan Kuasa
Sistem bekalan kuasa IS200BPIAG1A menggunakan skema reka bentuk yang sangat terpencil untuk memastikan keselamatan elektrik antara fasa dan antara sisi voltan tinggi dan voltan rendah. Kuasa terpencil untuk papan diperoleh daripada belitan sekunder tiga transformer, satu khusus untuk setiap fasa. Isyarat gelombang persegi 17.7 V AC yang dibekalkan melalui penyambung P1 memberi kuasa kepada pengubah utama. Bagi setiap pengubah:
Bekalan Kuasa Pemacu Gerbang : Dua daripada tiga belitan sekunder dibetulkan separuh gelombang dan ditapis untuk menghasilkan bekalan terpencil +15 V (VCC) dan -7.5 V (VEE) yang diperlukan oleh litar pemacu get IGBT atas dan bawah. Ini memberikan voltan pincang positif dan negatif yang diperlukan untuk memastikan menghidupkan dan mematikan IGBT yang boleh dipercayai.
Bekalan Kuasa Pemprosesan Isyarat : Penggulungan sekunder ketiga diperbetulkan gelombang penuh dan ditapis untuk menyediakan ±12 V terpencil yang diperlukan oleh litar suap balik arus shunt, litar VCO maklum balas voltan fasa dan litar pengesanan kerosakan. Selain itu, pengawal selia linear 5 V pada bekalan +12 V menjana bekalan logik 5 V ringan.
Kuasa Logik Kawalan : Bekalan rujukan +5 V yang diperlukan untuk logik kawalan sistem disediakan terus ke papan IS200BPIAG1A melalui penyambung P1.
Keperluan kuasa keseluruhan untuk IS200BPIAG1A ditakrifkan dengan jelas: maksimum 1.5 W daripada bekalan DC +5 V, dan daripada bekalan AC 17.7 V, maksimum 5 W tanpa beban penguat pemacu get dan maksimum 18 W dengan beban penguat pemacu get.
Litar Pemacu Gerbang IGBT
IS200BPIAG1A dikonfigurasikan dengan dua litar pemacu get IGBT bebas sepenuhnya dan terpencil untuk setiap kaki fasa: satu mengawal IGBT atas dan satu lagi mengawal IGBT bawah. Ini berjumlah enam litar pemandu untuk tiga fasa. Setiap litar terdiri daripada modul pemacu gerbang hibrid terpencil secara optik dan sebilangan kecil komponen diskret.
Ciri-ciri Pemacu dan Fungsi Perlindungan : Modul pemacu get memacu get IGBT antara VCC (+15 V) dan VEE (-7.5 V), memberikan pincang positif yang mencukupi untuk memastikan IGBT tepu sepenuhnya semasa pengaliran dan pincang negatif yang mencukupi untuk memastikan penyingkiran dan rintangan hidupan parasit yang boleh dipercayai. Input kawalan modul atas dan bawah disambungkan dalam konfigurasi anti selari untuk mengelakkan pengaliran serentak, yang akan menyebabkan litar pintas tembak pada kaki fasa. Modul ini menampilkan keupayaan sinki/sumber arus puncak 5.0 A, dengan kelewatan hidup/mati biasa hanya 1.5 mikrosaat.
Mekanisme Pengesanan Kerosakan : Setiap litar pemacu get boleh menghasilkan dua jenis kerosakan:
Kesalahan Desaturasi : Apabila modul diarahkan untuk menghidupkan IGBT, ia memantau penurunan voltan antara pengumpul dan pemancar IGBT. Jika voltan ini melebihi ambang biasa kira-kira 10 V untuk tempoh lebih lama daripada 4.2 mikrosaat (maksimum 6.6 mikrosaat), ia menunjukkan bahawa IGBT telah keluar daripada tepu dan memasuki kawasan operasi linear, yang boleh menyebabkan peranti menjadi terlalu panas dan rosak. Modul akan segera mematikan IGBT dan mengumumkan kesalahan nyahsaturasi.
Kerosakan Undervoltage (UV) : Modul ini juga memantau voltan antara VCC dan VEE. Jika voltan ini turun di bawah 18 V, voltan pemacu get tidak mencukupi untuk memacu IGBT dengan pasti, dan kerosakan undervoltage akan berlaku. Kedua-dua isyarat kerosakan ini OR-ed bersama-sama dan secara optik digabungkan kembali ke litar logik kawalan.
Sistem Maklum Balas Semasa Shunt
IS200BPIAG1A mencapai ukuran tepat arus fasa keluaran dengan mengesan penurunan voltan merentasi perintang shunt dalam setiap fasa A, B dan C. Saluran maklum balas semasa untuk setiap fasa adalah bebas dan terpencil sepenuhnya.
Penukaran Isyarat VCO : Isyarat voltan merentasi shunt mula-mula dikondisikan oleh penguat dan kemudian dihantar ke litar VCO, yang menukarkannya kepada isyarat frekuensi. Julat frekuensi keluaran VCO ialah 0–2 MHz, dan titik kendaliannya dipincang supaya pada arus sifar, keluaran nominal ialah 1 MHz. Julat voltan shunt skala penuh ialah ±200 mV, sepadan dengan perubahan frekuensi keluaran ±800 kHz. Ini membolehkan pengukuran arus fasa masa nyata berketepatan tinggi yang boleh dibina semula dengan mudah oleh sistem kawalan melalui pengiraan frekuensi mudah.
Fungsi Perlindungan Kerosakan : Litar maklum balas semasa juga mampu mengesan dua jenis kerosakan:
Kerosakan DI/DT : Apabila arus shunt mengalami perubahan langkah sebanyak 100% atau lebih daripada nilai terkadarnya, litar maklum balas semasa boleh mengesan dan melaporkan kerosakan ini dalam masa 25 mikrosaat, menghalang gangguan sistem daripada kadar perubahan arus yang berlebihan.
Kerosakan Arus Lebih (OC) : Ambang arus lebih ditetapkan pada 250% daripada arus shunt terkadar. Jika arus dikesan melebihi ambang ini, isyarat kerosakan arus lebih segera dicetuskan. Kedua-dua isyarat kerosakan semasa ini juga OR-ed bersama dan dihantar ke bahagian logik kawalan melalui pengasingan optik.
Maklum Balas Voltan Pautan Fasa ke Fasa dan DC
VAB dan VBC Fasa-ke-Fasa Maklum Balas Voltan : IS200BPIAG1A dengan bijak mengukur voltan fasa ke fasa keluaran VAB dan VBC melalui dua saluran yang diperoleh daripada titik sambungan shunt. Litar VAB diasaskan dengan litar VCO shunt fasa B dan bersambung ke fasa A melalui rangkaian pengecilan perintang. Litar VCB diasaskan dengan litar VCO shunt fasa C dan bersambung ke fasa B melalui rangkaian pengecilan perintang. Julat frekuensi keluaran setiap VCO ialah 0–2 MHz, dengan keluaran nominal 976.8 kHz pada voltan fasa ke fasa sifar. Voltan fasa ke fasa ±1.0 V sepadan dengan perubahan frekuensi keluaran ±959.58 Hz. Semua output VCO disambungkan kepada logik kawalan melalui pengasingan optik.
Maklum Balas Voltan Pautan DC : Litar maklum balas voltan VCO ketiga dikhaskan untuk memantau voltan pautan DC. Litar ini dirujuk kepada litar pemacu get rendah fasa A, dengan ikatan pengecilan rintangan kepada sambungan pengumpul IGBT atas fasa A. Julat keluaran VCO adalah sama 0–2 MHz. Input diskalakan supaya voltan pautan 0 hingga 1198 V DC sepadan dengan frekuensi keluaran 0 hingga 2 MHz.
Kawalan Kerosakan dan Mekanisme Lumpuhkan Pemandu Pintu
Isyarat kerosakan daripada IS200BPIAG1A bersifat sementara, kekal benar hanya untuk tempoh keadaan kerosakan. Oleh itu, sistem kawalan mesti menggunakan litar pengendalian kerosakan melalui penyambung P1 untuk menyelak isyarat ini.
Apabila sebarang kerosakan dikesan, IS200BPIAG1A mengambil tindakan perlindungan yang tegas dengan mengalih keluar kuasa kawalan daripada kesemua enam modul pemacu pagar IGBT. Talian lumpuh berkelajuan tinggi yang berdedikasi dan selamat gagal dalam penyambung P1 disediakan untuk melaksanakan fungsi ini:
Lumpuhkan Pemandu Kelajuan Tinggi : Semasa operasi biasa, talian DRVPC hendaklah logik rendah dan +5 V hendaklah digunakan pada talian DRVP5. Apabila kerosakan dikesan, mengambil talian DRVPC tinggi memulakan pemacu pintu gerbang berkelajuan tinggi melumpuhkan, meminimumkan masa tindak balas perlindungan.
Fail-Safe Driver Disable : Mengeluarkan kuasa +5 V daripada talian DRVP5 melalui set kenalan luaran menyediakan kaedah selamat-gagal untuk melumpuhkan modul pemacu IGBT. Walaupun saluran lumpuh berkelajuan tinggi gagal, kaedah berasaskan hubungan ini memastikan IGBT dimatikan dengan pasti.
Pengenalan Papan dan Sambungan Antara Muka
IS200BPIAG1A menampilkan peranti memori bersiri onboard 1024-bit yang diprogramkan dengan pengenalan papan dan maklumat semakan, menyokong keupayaan pengenalan papan pasang dan main automatik untuk sistem kawalan.
Penyambung Kawalan Jambatan P1 menggunakan penyambung VME standard. Sebilangan besar pin dalam baris A dan D digunakan untuk pelepasan voltan bagi memastikan jarak penebat selamat antara isyarat voltan tinggi dan rendah. Baris B dan C membawa semua isyarat kawalan teras: Input kuasa 17.7 V AC, isyarat pemboleh jambatan, kawalan kuasa pemacu, tetapan semula kerosakan, status kerosakan nyahjenuh/UV dan shunt untuk ketiga-tiga fasa, isyarat arahan pemacu get, isyarat keluaran frekuensi VCO, garis ID papan bersiri dan output kuasa pemacu +5 V yang ditukar.
Penyambung Enam Fasa bersambung terus ke peranti kuasa IGBT tiga fasa dan dibahagikan kepada: APL, BPL dan CPL (yang membawa garisan pemacu get dan titik pengesan shunt untuk setiap fasa), dan AAPL, BAPL dan CAPL (yang membekalkan kuasa terpencil untuk litar pemacu atas dan bawah setiap fasa).
