A IS200SCNVG1A é uma placa de interface de conversor de diodo SCR projetada pela General Electric (GE) para seus conversores de diodo SCR Innovation Series™. Esta placa é a versão padrão da série SCNV, usada principalmente para fontes de 6 pulsos em unidades independentes de 1.800 A e 1.000 A. Cada placa aciona três SCRs (66 mm ou menores). Esta placa não é usada para acionar SCRs em paralelo da mesma placa.
A placa IS200SCNVG1A está localizada entre o rack de controle e a ponte de alimentação, servindo como interface de sinal crítica e estágio de driver. Ele recebe sinais de controle da placa de interface da ponte IS200BIC, isola-os e amplifica-os e aciona os SCRs e o IGBT opcional de Frenagem Dinâmica (DB). A placa integra vários circuitos de feedback, incluindo detecção de corrente de entrada, feedback de tensão linha a linha, feedback de tensão do link CC e feedback DB IGBT VCE, fornecendo informações abrangentes de status operacional ao sistema de controle.
Os principais recursos do IS200SCNVG1A incluem:
Unidade de 6 pulsos: Adequado para conversores de diodo SCR de 6 pulsos, acionando três SCRs por placa.
Feedbacks múltiplos: Fornece detecção de corrente de entrada trifásica, dois feedbacks de tensão linha a linha, feedback de tensão do link CC e feedback DB IGBT VCE.
Suporte de frenagem dinâmica: Circuito de acionamento de porta DB IGBT opcional e detecção de falha de temperatura.
Isolamento elétrico: Os circuitos de driver e de feedback utilizam isolamento galvânico e óptico para segurança.
Controle de habilitação de portão: os sinais DRVP5 e NDRPC controlam a habilitação/desabilitação do portão.
Memória de identificação integrada: A memória serial somente leitura armazena informações de identificação e revisão da placa.
Geração de múltiplas fontes de alimentação: Nove fontes de alimentação isoladas são geradas a partir de uma entrada de 18,4 Vca por meio de transformadores integrados.
Sem componentes ajustáveis pelo usuário: A placa não possui indicadores LED, fusíveis, pontos de teste do usuário ou hardware ajustável.
A placa é montada no slot 6 do rack de placas da Série Innovation e se conecta ao backplane do conjunto de controle IS200CABP por meio do conector P1. Ele possui seis conectores para interface com gate drivers, link CC e derivações de corrente.
Aviso importante de segurança: A placa possui quatro pontos de teste (TP1-TP4) apenas para uso em testes de engenharia. Os usuários não devem acessar esses pontos de teste! Alta tensão (575 V CA ou 900 V CC) está presente nesses pontos de teste.
II. Principais Funções
As funções principais do IS200SCNVG1A incluem, mas não estão limitadas a, o seguinte:
1. Drivers de porta SCR
A placa IS200SCNVG1A fornece três circuitos de acionamento de porta SCR isolados individualmente para as fases A, B e C. Cada circuito usa o mesmo módulo híbrido que o circuito de acionamento de porta DB, mas em uma configuração diferente. O circuito acionador de porta SCR alterna entre VCC (22 V) e VEE (0 V) para fornecer corrente de porta. Nenhuma falha do driver de porta SCR é relatada nesta placa.
2. Driver de porta IGBT de frenagem dinâmica (DB)
O circuito de acionamento de porta DB IGBT opcional é usado para frenagem dinâmica. O circuito é composto por um módulo driver de porta híbrido opticamente isolado e alguns componentes discretos. O módulo alterna a tensão porta-emissor do IGBT entre VCC (+15 V) e VEE (-7,5 V).
Dois tipos de falhas podem ser gerados por este circuito:
Falha de dessaturação: Gerada quando o IGBT é comandado para ligar e o VCE excede 10 V por 4 microssegundos ou mais. Quando ocorre uma falha de dessaturação, o módulo diminuirá lentamente o VGE até que o IGBT seja DESLIGADO (desligamento suave).
Falha de subtensão da alimentação do driver: Gerada quando a tensão entre VCC e VEE cai abaixo de 16 V.
Essas falhas são conectadas em OR e acopladas opticamente de volta à lógica de controle. Estas falhas são transitórias e devem ser travadas pelo circuito de tratamento de falhas monitorando as falhas através de P1 (isso é feito na placa BIC).
3. Controle de habilitação de portão
Os sinais DRVP5 e NDRPC da placa BIC são usados para desabilitar/habilitar o gate. O DRVP5 deve ser alto (+5 V) e o NDRPC deve ser baixo (DCOM) para permitir o gating. O gate drive é desabilitado quando o DRVP5 fica baixo ou o NDPRC fica alto.
4. Feedback de corrente de desvio
A corrente da fase de saída é monitorada derivando um sinal de saída do oscilador controlado por tensão (VCO) da queda de tensão na derivação de fase. Esta tensão é amplificada e depois transmitida ao circuito VCO. O VCO tem uma faixa de 0-2 MHz e o circuito é polarizado de modo que em corrente zero a saída nominal seja de 1 MHz. Uma tensão de derivação de ±400 mV é convertida em uma alteração de ±800 kHz na frequência de saída do VCO. A saída do VCO é acoplada opticamente a uma interface de driver diferencial para a lógica de controle.
5. Feedback de tensão linha a linha
A placa fornece dois circuitos isolados de realimentação de tensão linha a linha para VAB e VBC. A tensão de entrada linha a linha é monitorada pela derivação de dois sinais VCO, VAB e VBC, das conexões shunt de fase de entrada. Esses circuitos compartilham fontes de alimentação e osciladores de relógio com os circuitos de realimentação shunt das fases B e C. Os VCOs têm uma faixa de 0-2 MHz e o circuito é polarizado de modo que a tensão zero linha a linha produza uma saída nominal de 976,8 kHz. Uma mudança de ±1 V na tensão linha a linha se traduz em uma mudança de ±959,58 Hz na frequência de saída. As saídas dos VCOs são acopladas opticamente à lógica de controle. Os circuitos de realimentação de tensão linha a linha possuem um filtro de entrada com frequência de interrupção de 17,46 kHz.
6. Feedback de tensão do link CC
A placa fornece um circuito isolado de realimentação de tensão do barramento CC. Este circuito compartilha sua fonte de alimentação com o circuito de realimentação DB IGBT VCE e é referenciado ao link CC negativo (igual ao emissor DB IGBT). A entrada positiva do link CC é alimentada ao circuito VCO através de um atenuador resistivo. O VCO possui uma faixa de saída de 0-2 MHz. A entrada é dimensionada de modo que 0-1197,5 V link volts corresponda a 0-2 MHz. A saída do VCO é acoplada opticamente à lógica de controle. O circuito de realimentação da tensão do barramento CC possui um filtro de entrada com frequência de interrupção de 10,03 kHz.
7. Feedback do banco de dados IGBT VCE
Se equipada com a opção DB, a placa fornece um circuito de realimentação DB IGBT VCE isolado. Ele compartilha sua fonte de alimentação com o circuito de realimentação de tensão do barramento CC e é referenciado ao emissor DB IGBT (igual ao barramento CC negativo). A entrada do coletor DB IGBT é alimentada ao circuito VCO através de um atenuador resistivo. O VCO possui uma faixa de saída de 0-2 MHz. A entrada é dimensionada de modo que 0-1197,5 V corresponda a 0-2 MHz. A saída do VCO é acoplada opticamente à lógica de controle. Este circuito possui um filtro de entrada com frequência de interrupção de 10,03 kHz.
8. Detecção de falha de temperatura do banco de dados
Se equipada com a opção DB, a placa fornece um circuito de detecção de falha de temperatura DB. Uma fonte isolada de 15 V (P15T) é usada como fonte de alimentação. O sinal DBTF é usado para anunciar falhas de temperatura DB para a placa BIC. Em condições normais (sem falhas), o contato do termostato fornecido externamente é fechado e 12 mA flui para o optoacoplador, fazendo com que o DBTF seja baixo. Quando ocorre uma falha (temperatura do dissipador de calor DB ≥ limite do termostato), o contato do termostato abre e nenhuma corrente de entrada flui para o optoacoplador, fazendo com que o DBTF fique alto.
9. Geração de fonte de alimentação
A placa recebe alimentação regulada de +5 V CC (P5) e DCOM, além de uma entrada de onda quadrada de 18,4 V CA, 25 kHz (VAC1 e VAC2) através do conector P1 do backplane. Nove fontes de alimentação isoladas são derivadas dos secundários de quatro transformadores:
| do transformador |
da finalidade da fonte de alimentação |
Especificação |
| T1 |
Unidade de porta SCR Fase A |
Isolado +22,5 V, meia onda, referenciado ao barramento CC positivo, não regulado ±10%, máx. 1 A |
| T1 |
Feedback de Shunt da Fase A |
Isolado +12/-12/+5 V, onda completa, referenciado ao lado da ponte do shunt A, não regulado (exceto 5 V), ±10%, máx. 100 mA |
| T2 |
Acionamento do portão SCR Fase B |
Isolado +22,5 V, meia onda, referenciado ao barramento CC positivo, não regulado ±10%, máx. 1 A |
| T2 |
Feedback de derivação de fase B/feedback VAB |
Isolado +12/-12/+5 V, onda completa, referenciado ao lado da ponte do shunt B, não regulado (exceto 5 V), ±10%, máx. 100 mA |
| T3 |
Fase C SCR Gate Drive |
Isolado +22,5 V, meia onda, referenciado ao barramento CC positivo, não regulado ±10%, máx. 1 A |
| T3 |
Feedback de derivação de fase C/feedback VBC |
Isolado +12/-12/+5 V, onda completa, referenciado ao lado da ponte do shunt C, não regulado (exceto 5V), ±10%, máx. 100 mA |
| T4 |
Unidade de porta DB IGBT |
Isolado +15/-7,5 V, meia onda, referenciado ao emissor DB IGBT (= barramento CC negativo), não regulado ±5%, máx. 1 A |
| T4 |
Tensão do link CC/feedback DB VCE |
Isolado +12/-12/+5 V, onda completa, referenciado ao barramento CC negativo (= emissor DB IGBT), não regulado (exceto 5V), ±10%, máx. 100 mA |
| T4 |
Falha de temperatura do banco de dados |
Isolado +15 V, meia onda, não regulado ±10% |
10. Memória de identificação integrada
A placa IS200SCNVG1A possui um dispositivo de memória serial somente leitura pré-programado com identificação da placa e informações de revisão. Essas informações são acessíveis através da linha de dados BRDID no conector P1, facilitando a identificação automática do tipo de placa e da revisão pelo sistema.
III. Aplicativos do sistema
1. Aplicação em conversores de diodo SCR da série Innovation
A IS200SCNVG1A é uma placa de interface crítica que conecta os circuitos de controle e potência nos conversores de diodo SCR da série Innovation. Suas funções dentro do sistema incluem:
Acionamento de porta SCR: Isola e amplifica os sinais de controle de porta da placa BIC para acionar os SCRs trifásicos.
Controle de Frenagem Dinâmica: Drive DB IGBT opcional para dissipação de energia regenerativa.
Feedback de status: Fornece informações abrangentes de status operacional (corrente, tensão, VCE, temperatura) ao sistema de controle por meio de vários circuitos de feedback.
Proteção contra falhas: Detecta dessaturação do DB IGBT, subtensão de alimentação e falhas de sobretemperatura, reportando-as imediatamente ao sistema de controle.
2. Cenários típicos de aplicação
Retificadores de alta potência: Usados em fontes de alimentação retificadoras industriais de alta potência.
Inversores de frequência variável CA: Serve como interface de controle em conversores SCR de 6 pulsos.
Drives de motor DC: Usados para controle de velocidade de motores DC.
Sistemas de Energias Renováveis: Aplicados em conversores para geração eólica e fotovoltaica.
Sistemas de tração de trânsito ferroviário: Controla SCRs em conversores de tração.
4. Descrição detalhada da interface
1. Conector SAPL (Shunt Fase A)
| dos pinos |
da nomenclatura |
Descrição |
| 1 |
ASHL |
Lado da linha CA do shunt (A-) |
| 2 |
ACOM |
Lado da ponte do shunt (A+) |
2. Conector SBPL (Shunt Fase B)
| dos pinos |
da nomenclatura |
Descrição |
| 1 |
BSHL |
Lado da linha CA do shunt (B-) |
| 2 |
BCOM |
Lado da ponte do shunt (B+) |
| 3 |
NC |
Não conectado |
3. Conector SCPL (Shunt Fase C)
| dos pinos |
da nomenclatura |
Descrição |
| 1 |
CSHL |
Lado da linha CA do shunt (C-) |
| 2 |
CCOM |
Lado da ponte do shunt (C+) |
| 3 |
NC |
Não conectado |
| 4 |
NC |
Não conectado |
4. Conector SPL (unidade de porta SCR)
| dos pinos |
da nomenclatura |
Descrição |
| 1 |
CG |
Portão SCR Fase C |
| 2 |
CDCOM |
Cátodo SCR Fase C |
| 3 |
NC |
Não conectado |
| 4 |
GB |
Portão SCR Fase B |
| 5 |
BDCOM |
Cátodo SCR Fase B |
| 6 |
NC |
Não conectado |
| 7 |
NC |
Não conectado |
| 8 |
GA |
Portão SCR Fase A |
| 9 |
ADCOM |
Cátodo SCR Fase A |
5. Conector DPL (DB Gate Drive, opcional)
| dos pinos |
da nomenclatura |
Descrição |
| 1 |
DBTP |
Temperatura DB Positiva |
| 2 |
DBTN |
Temperatura do banco de dados negativa |
| 3 |
NC |
Não conectado |
| 4 |
NC |
Não conectado |
| 5 |
PAD15 |
+15 V PS para DB Gate Drive |
| 6 |
DBN7 |
-7,5 V PS para unidade DB Gate |
| 7 |
NC |
Não conectado |
| 8 |
DBE |
Emissor DB IGBT |
| 9 |
DBG |
Porta DB IGBT |
| 10 |
NC |
Não conectado |
| 11 |
NC |
Não conectado |
| 12 |
DBC |
Coletor IGBT de banco de dados |
6. Conector DCPL (tensão do link CC, não usado se não houver opção DB)
| dos pinos |
da nomenclatura |
Descrição |
| 1 |
DCP |
Link CC Positivo |
| 2 |
NC |
Não conectado |
| 3 |
NC |
Não conectado |
| 4 |
NC |
Não conectado |
| 5 |
NC |
Não conectado |
| 6 |
DBCOM |
Link CC negativo |
7.
| do sinal dos principais sinais do conector do backplane P1 |
Descrição |
| VAC1/VAC2 |
Entrada de energia de onda quadrada de 18,4 V CA, 25 kHz |
| P5 |
Fonte de alimentação digital de +5 V CC |
| DCOM |
Retorno de energia digital de +5 V CC (comum) |
| DRVP5 |
Habilitação de portão (ativo alto) |
| NDRPC |
Habilitação de portão (ativo baixo) |
| NVDC |
Feedback de tensão do link CC |
| NVDBCE |
Feedback VCE de frenagem dinâmica |
| DBF |
Falha na frenagem dinâmica |
| DBTF |
Falha de temperatura de frenagem dinâmica |
| NAD |
Acionamento de porta SCR Fase A |
| NBD |
Acionamento de porta SCR Fase B |
| DCNT |
Acionamento de porta SCR Fase C |
| NASFB |
Feedback de derivação da Fase A (corrente) |
| NBSFB |
Feedback de derivação de fase B (corrente) |
| NCSFB |
Feedback de derivação de fase C (corrente) |
| NVAB |
Feedback de tensão linha a linha VAB |
| NVBC |
Feedback de tensão linha a linha VBC |
| BRD_ID |
Linha de identificação da placa serial |
| I24/I24_COM |
Fonte de alimentação isolada de 24 Vcc (para relés do cliente) |
V. Instalação e Substituição
1. Local de montagem
A placa IS200SCNVG1A é inserida no slot 6 do rack da placa Innovation Series e se conecta ao conector J15 do backplane CABP via P1.
2. Procedimento de Substituição
Avisos de segurança:
AVISO: Para evitar choque elétrico, desligue a energia do sistema de acionamento e siga todos os procedimentos locais de bloqueio/etiquetagem.
CUIDADO: Use equipamento de teste de segurança projetado para altas tensões para confirmar se os circuitos estão desenergizados antes de tocá-los.
AVISO: Alta tensão (575 Vca ou 900 Vcc) está presente nesta placa. É necessário extremo cuidado.
CUIDADO: Para evitar danos aos componentes causados pela eletricidade estática, trate todas as placas com técnicas de manuseio sensíveis à estática. Use uma pulseira de aterramento e guarde as placas em sacos antiestáticos.
Etapas de remoção:
Verifique se a energia está desligada: certifique-se de que o sistema de acionamento esteja completamente desenergizado.
Abrir porta do gabinete: Abra a porta do gabinete do inversor. Use equipamento de teste de alta tensão para verificar se os circuitos estão desenergizados.
Remover placa antiga:
Afrouxe os parafusos na parte superior e inferior da placa, perto das abas do ejetor (os parafusos estão presos, não os remova).
Desencaixe a placa levantando as abas do ejetor.
Puxe suavemente a placa para fora do rack usando as duas mãos.
Instalando a nova placa:
Inserir placa: Deslize a nova placa no slot correto (slot 6) ao longo das guias.
Placa do assento: Usando os polegares, pressione firmemente a parte superior e inferior da placa simultaneamente para encaixá-la inicialmente.
Aperte os parafusos: Aperte alternadamente os parafusos superior e inferior uniformemente para garantir que a placa esteja encaixada corretamente.
Restaurar energia: feche a porta do gabinete e restaure a energia do sistema.
