Placa de carga/fonte expansora GE IS200GGXIG1A

A IS200GGXIG1A é uma placa de distribuição e isolamento de sinal central projetada pela General Electric (GE) Industrial Systems para o sistema de acionamento de frequência variável de média tensão Innovation Series™. Como Placa Expander Load/Source (GGXI), o IS200GGXIG1A estabelece uma barreira de isolamento de segurança completa entre a ponte de alimentação de alta tensão e o rack da placa Innovation Series™, ao mesmo tempo em que realiza múltiplas tarefas críticas, incluindo conversão de sinal de controle de portão, condicionamento e agregação de sinal de feedback e monitoramento de status do sistema. Esta placa funciona em estreita coordenação com a placa controladora de interface de ponte IS200BICI e a placa de interface de alimentação de ponte IS200BPII, formando juntas um link de controle distribuído completo para até 12 tiristores comutados de porta integrada (IGCTs).

A placa IS200GGXIG1A é instalada na área do gabinete de controle próximo à ponte de energia, adjacente à placa de montagem de energia do Gate Driver (GDPA) DS200GDPA. Ele troca comandos de portão e informações de status com a placa BPII por meio de sinais diferenciais RS-422, envia sinais de feedback de tensão e corrente condicionados para a placa BICI por meio do conector JFBK e se conecta diretamente aos módulos de driver de portão dos IGCTs por meio de 12 pares de transceptores de fibra óptica. Essa arquitetura de interface multimídia multinível garante isolamento de alta tensão e imunidade a ruídos, ao mesmo tempo que permite transmissão bidirecional confiável de comandos de controle e sinais de feedback.

Posicionamento do sistema e integração de arquitetura

Dentro da hierarquia de controle do sistema de acionamento Innovation Series™, o IS200GGXIG1A está situado entre o grupo de placas de controle BICI/BPII e a ponte de energia, servindo como hub no lado do campo de toda a rede de controle de portão e feedback de sinal. Seus principais relacionamentos de interface são os seguintes:

• Uplink para placa BICI : Através do conector JFBK de 44 pinos, ele envia sinais de feedback de corrente dos transformadores de corrente ativos trifásicos (LEMs), sinais de feedback de tensão atenuados pela placa NATO para vários nós, sinais de identificação de placa e sinais de verificação de conexão de cabo para a placa BICI.

• Uplink para placa BPII : Através do conector JGATE de 68 pinos, ele recebe 12 canais de sinais de comando de porta RS-422 da placa BPII e envia de volta 12 canais de sinais de status de porta RS-422 para a placa BPII. Ele também relata várias informações de status, incluindo status de energia GDPA, status de energia P5, status de energia de controle de 115 V, status de fusível, detecção de cabo no local da placa NATO e verificação de conexão de cabo BICI-GGXI-BPII.

• Downlink para IGCTs : Através de 12 pares de conectores transceptores de fibra óptica (FO01 a FO12), ele converte comandos de porta em sinais ópticos enviados para os módulos de driver de porta IGCT e recebe sinais ópticos de feedback de status da porta IGCT.

• Entrada de energia : Recebe uma fonte de alimentação de onda quadrada de 27 kHz e 48 V CA da placa GDPA por meio de quatro conectores J1 a J4, com cada entrada também transportando o sinal de status CVOK da placa GDPA.

• Entrada de realimentação de tensão : Recebe sinais de tensão atenuados da placa de escala de realimentação de tensão IS200NATO por meio de dois conectores de 20 pinos, J15 e J16.

• Saída de realimentação de corrente : Fornece energia de ±24 V CC para os transformadores de corrente ativos trifásicos por meio dos conectores J10, J11 e J12 e recebe seus sinais de realimentação de ±5 V CC.

Funções principais detalhadas

1. Conversão de sinal RS-422 para porta de fibra óptica

Uma das principais funções do IS200GGXIG1A é converter os 12 canais de sinais de comando de porta diferencial RS-422 (TX N/TX P) recebidos da placa BPII através do conector JGATE em sinais de fibra óptica que acionam os IGCTs correspondentes para ligar ('Light ON' indica um comando de disparo). Simultaneamente, os sinais de feedback de status da fibra óptica dos módulos gate driver IGCT ('Luz acesa' indica que o IGCT está OK) são recebidos e convertidos de volta em sinais elétricos diferenciais RS-422 (RX N/RX P), que são enviados de volta para a placa BPII através do conector JGATE. Cada sinal de porta corresponde a um par de conectores transceptores de fibra óptica, sendo o transmissor (TX) cinza e o receptor (RX) azul; esta clara distinção de cores facilita a identificação e manutenção no local.

2. Recepção e distribuição do sinal de realimentação de tensão

O IS200GGXIG1A recebe múltiplos canais de sinais de tensão atenuada da placa NATO através de dois conectores de 20 pinos (J15 e J16). J15 transporta os sinais de tensão dos nós do braço da ponte em relação ao neutro: tensão da fase A (VA), tensão da fase B (VB), tensão da fase C (VC), tensão positiva do barramento (VP), tensão negativa do barramento (VN) e o sinal de verificação do cabo no local nº 1 da placa NATO. J16 transporta sinais de tensão de barramento de capacitor: Tensão de barramento positiva de capacitor (VPB), Tensão de barramento negativa de capacitor (VNB), Tensão de barramento zero (VO), sinais indicadores de tensão de barramento positivo e negativo de capacitor (VPCAP, VNCAP) e o sinal de verificação de cabo no local da placa NATO nº 2. Todos os sinais possuem amplitude de pico de 10 V, referenciados ao comum local (LCOM), e são enviados para a placa BICI através do conector JFBK.

3. Interface do transformador de corrente ativo

O IS200GGXIG1A fornece uma fonte de alimentação completa e canal de recepção de sinal para os transformadores de corrente ativos trifásicos (LEMs). Através de três conectores – J10 (Fase A), J11 (Fase B) e J12 (Fase C) – cada fase emite energia de ±24 V CC (precisão de ± 10%, máximo de 0,6 A) e recebe simultaneamente sinais de feedback de corrente de ± 5 V CC, 0,5 A rms. Os sinais de corrente trifásica condicionada (LEMA, LEMB, LEMC) são enviados para a placa BICI através do conector JFBK para uso pelo regulador de corrente e funções de proteção. Os pontos de teste TP4, TP5 e TP6 na placa permitem a medição dos sinais de corrente trifásicos escalonados, respectivamente.

4. Monitoramento do status do sistema e indicação de LED

A placa IS200GGXIG1A integra funções abrangentes de monitoramento do status do sistema e é equipada com nove indicadores LED que fornecem exibição intuitiva do status:

Os dois LEDs vermelhos, DS17 e DS18, fornecem um importante aviso de segurança: eles permanecem acesos quando a tensão residual nos capacitores do barramento CC excede 100 V, alertando o pessoal de manutenção sobre o perigo de alta tensão.

5. Projeto de isolamento e aterramento

O IS200GGXIG1A emprega uma técnica de isolamento multicamadas para garantir a segurança de alta tensão: interfaces de fibra óptica fornecem isolamento de alta tensão, optoisoladores são usados ​​para transmissão de sinal de status, um sensor de interruptor de fusível isolado é usado, um chip de identificação de placa eletricamente isolado está presente, fontes de alimentação isoladas alimentam a placa e blindagens ativas de transformador são empregadas.

A placa fornece nove conectores de aterramento (E1 a E9) para suportar configurações de aterramento flexíveis. Dois tipos de comuns são distinguidos no projeto: LCOM (Local Common) é usado para circuitos 'silenciosos', como circuitos analógicos, servindo como ponto central para as fontes de alimentação do transformador de corrente e como referência de terminal para resistores de carga do sensor de tensão e corrente; DCOM (Digital Common) é usado para circuitos 'ruidosos', como circuitos digitais. Na placa GGXI não há conexão direta entre o DCOM e o aterramento do chassi; a conexão existe apenas através da placa BPII. Este design evita efetivamente a interferência do loop de terra.

Uma configuração de aterramento típica recomendada é: conectar uma estaca CHASSIS ao aterramento do painel, conectar uma estaca LCOM a uma estaca CHASSIS e conectar uma estaca DCOM a uma estaca DCOMY (DCOMY/DCOMW são planos de aterramento estendidos por meio dos cabos JFBK/JGATE).

6. Identificação da Placa Eletrônica e Verificação de Cabos

O IS200GGXIG1A incorpora um chip de identificação serial isolado integrado e sua rede de sinal de identificação de placa (BRDID) se estende através dos conectores PFBK da placa BICI. Para garantir que os cabos da placa GGXI estejam conectados corretamente e não cruzados, o sistema utiliza um par de fios dedicado no cabo PFBK/JFBK e no cabo JGATE. A corrente é passada em direções opostas através desses pares dedicados para verificar se a direção do cabo da primeira e da segunda placas GGXI está correta. O resultado da detecção é enviado de volta à placa BICI pela placa BPII através do backplane, obtendo verificação automática da integridade e exatidão da conexão do cabo.

Recursos de ponto de teste

O IS200GGXIG1A fornece 14 pontos de teste de usuário, facilitando o comissionamento no local e o diagnóstico de falhas:

Resumo da interface do conector

Precauções de instalação e segurança

O IS200GGXIG1A é preso com 7 parafusos em quatro espaçadores de plástico (locais superior e intermediário) e três espaçadores de metal (locais inferiores, usados ​​com arruelas estrela). As arruelas estrela devem ser emparelhadas com os espaçadores de metal e assentadas contra superfícies metálicas, e não contra os espaçadores de plástico. Os espaçadores de metal e as arruelas em estrela juntos formam um circuito de proteção que desvia qualquer alta tensão acidental para o terra. Ao substituir a placa, toda a alimentação deve ser desconectada e os procedimentos de bloqueio/sinalização devem ser seguidos. Uma pulseira antiestática deve ser usada durante o manuseio e as placas sobressalentes devem ser armazenadas em embalagens antiestáticas.