IS200BICIH1A Köprü Arayüzü Denetleyici Kartı, GE Industrial Systems tarafından Innovation Series™ sürücü sistemleri için tasarlanan bir temel kontrol bileşenidir. Son derece entegre ve güçlü bir kontrolör olan IS200BICIH1A, öncelikle anahtarlama cihazları olarak Entegre Kapı Değiştirmeli Tristörler (IGCT'ler) kullanan köprü invertör ünitelerini yönetmek ve kontrol etmek için kullanılır. IS200BICIH1A kartı, Innovation Series™ standart kart rafına monte edilir ve arka panel, çeşitli sinyal toplama kartları ve geçit sürücü devreleri ile hassas koordinasyon yoluyla, karmaşık güç elektroniği dönüştürme sistemleri için gerçek zamanlı kontrol, sinyal koşullandırma ve çok boyutlu koruma gerçekleştirir.
IS200BICIH1A'nın temel değeri, bir diyot kaynağını ve Dinamik Frenleme (DB) bölümünü aynı anda kontrol ederken, üç seviyeli invertör kontrol mantığının oluşturulmasını destekleyen 28'e kadar IGCT cihazını kontrol etme güçlü kapasitesinde yatmaktadır. Donanım açısından IS200BICIH1A, birden fazla FPGA mantık yongasını, ortak işlemeye ayrılmış bir Dijital Sinyal İşlemcisini (DSP) ve çok sayıda yardımcı kartı entegre eder. Bu, mikrosaniyenin altındaki hızlı korumadan karmaşık kontrol algoritması ortak işlemeye kadar uzanan, katmanlı, son derece güvenilir bir sistem mimarisi oluşturur.
Temel Fonksiyonlar ve Kontrol Mimarisi
IS200BICIH1A kartı, P1 ve P2 arka panel konnektörleri aracılığıyla IS200CABP Kontrol Düzeneği Arka Panel Kartı ile arayüz oluşturur ve sistem ana denetleyicisi ve diğer çevresel kartlarla sinyal etkileşimini sağlar. IS200BICIH1A için giriş gücü, arka panel aracılığıyla sağlanan DS200RAPA Raf Güç Kaynağı Kartı tarafından sağlanır. Kontrol çekirdeği görevi gören IS200BICIH1A, IS200BPII Köprü Güç Arayüzü Kartından kapı komutunu ve durum geri bildirim sinyallerini alır, bu sinyalleri koşullandırır ve iletir.
Yerel akıllı işlemeyle ilgili olarak IS200BICIH1A, ana DSPX kontrol panosu için yardımcı işlemci olarak çalışan yerleşik bir Dijital Sinyal İşlemcisine (DSP) sahiptir. Önyükleme işlemi merkezi olarak DSPX kartı tarafından yönetilir: DSPX kartı önce Çift Bağlantı Noktalı RAM'e (DPRAM) bir önyükleme yükleyici görüntüsü yükler, ardından IS200BICIH1A'nın yerel DSP'si için sıfırlama sinyalini serbest bırakarak kodu çalıştırmaya başlamasını sağlar. İki işlemci, kayıt mantığı içindeki yerleşik bir karar verme mekanizması yoluyla yerel donanım kayıtlarına erişimi paylaşarak, kontrol komutları ve durum verileri için düzenli ve tutarlı etkileşim sağlar.
Sinyal İşleme ve Yüksek Hassasiyetli Geri Bildirim Mekanizmaları
IS200BICIH1A kartı, yüksek hassasiyetli sinyal alımı ve hızlı koruma elde etmek için temel arayüzler olarak görev yapan üç ön panel konektörü (PFBK1, PFBK2 ve PSRC) sağlar.
PFBK1 ve PFBK2 Konektörleri : Bu iki 44 pinli yüksek yoğunluklu konektör, IS200GGXI Genişletici Yük/Kaynak Kartlarından sinyallerin alınmasından sorumludur. PFBK1, seri köprü konfigürasyonunda birinci tam köprüden veya hücrelerin ilk yarısından gelen geri bildirim sinyallerini yönetirken, PFBK2 isteğe bağlı ikinci tam köprüden veya hücrelerin ikinci yarısından gelen geri bildirimleri yönetir. Geri besleme sinyali türleri faz akımlarını, faz gerilimlerini ve DC bağlantı gerilimlerini içerir.
PSRC Konnektörü : Bu 50 pinli yüksek yoğunluklu konnektör, IS200GGXD Genişletici Diyot Kaynak Kartından geri besleme sinyallerini alır ve Dinamik Frenleme (DB) IGCT anahtarlarına kapı kontrol sinyallerinin gönderilmesinden sorumludur.
Gerilim Geri Besleme İzolasyonu : DS200NATO Gerilim Geri Besleme Ölçeklendirme Kartından gelen gerilim sinyalleri, IS200BICIH1A kartı üzerinde zayıflatma yoluyla güvenli bir şekilde izole edilir.
Tüm analog akım ve gerilim geri besleme sinyalleri, blendajlı kablolar içindeki blendajlı çift bükümlü kablolar aracılığıyla diferansiyel olarak IS200BICIH1A'ya iletilir. Panele girdikten sonra bu sinyaller iki paralel işleme yoluna ayrılır:
Donanım Hızlı Koruma Yolu : Analog sinyaller, aşırı akım koruyucu kapatma, yük arızası kapatma ve akım donma arıza sinyalleri gibi acil donanım eylemi için koruma mantık sinyalleri oluşturmak üzere birden fazla programlanabilir eşik değeriyle doğrudan karşılaştırılır.
Yazılım Yüksek Hassasiyetli Örnekleme Yolu : Her analog geri besleme sinyali, senkronize bir Voltaj Kontrollü Osilatörden (VCO) geçerek analog voltaj değerini doğrusal olarak bir frekans sinyaline dönüştürür. Çıkış frekansı, tam ölçekli negatif giriş için 0 Hz'den tam ölçekli pozitif giriş için 2 MHz'e kadar doğrusal olarak değişir. Bu frekans sinyalleri, BRDG_IO FPGA içindeki sayaçları çalıştırır ve bunlar daha sonra karmaşık kontrol algoritmaları için yüksek hassasiyetli akım ve voltaj geri besleme değerlerini hesaplamak üzere aktif DSP tarafından okunur.
Kapı Komutası ve Kritik Zamanlama Yönetimi
IS200BICIH1A tarafından IGCT Geçit Sürücü kartlarına (IS200IGPA) verilen tüm geçit komutları, pahalı IGCT cihazlarının zarar görmesini önlemek için donanım tarafından uygulanan minimum açık kalma süresi ve minimum kapalı kalma süresi kısıtlamalarına tabidir. Anahtar geçit zamanlama yönetimi fonksiyonları şunları içerir:
İç-Dış Zamanlama : Bir köprü ayağındaki dış IGCT'lerin iç IGCT'lere göre açılıp kapanması, yazılımda tanımlanan çarpık zamanlara göre hassas bir şekilde geciktirilir.
Faz Alt Örtüşmesi : Bir faz çıkış durumunu değiştirdiğinde, IS200BICIH1A, komütasyon reaktörünün sıfırlanması için yeterli süreye sahip olana kadar tüm faz durumlarını anlık olarak donduran bir zamanlayıcı başlatır, böylece tehlikeli faz-faz kısa devrelerini önler.
Geçit Sürücüsü Arıza Tespiti : IS200BICIH1A, her bir IGCT geçit sürücüsü modülünden gelen sağlık durumu geri bildirimini sürekli olarak izler. Anormal bir durum geri besleme sayacı taşması tespit edilirse, sürücü sisteminin alarm vermesini tetikleyen bir hata mandalı hemen ayarlanır.
Programlanabilir Lojik Çekirdek
IS200BICIH1A kartının güçlü temel işlevselliği, iki adet yerleşik SRAM tabanlı Alan Programlanabilir Kapı Dizisi (FPGA) tarafından gerçekleştirilir: BRDG_IO FPGA ve CELL_IO FPGA.
CELL_IO FPGA : Bu FPGA, IGCT geçit sürücüleri ile doğrudan ilgili ayrık kontrol ve korumadan özellikle sorumludur. PWM döngülerinin hassas zamanlamasını yönetir ve etkilenen cihazları anında kapatarak ve arıza olaylarını durum kayıtlarına kaydederek aşırı akım veya anlık arızalara yanıt vermek gibi en kritik donanım koruma eylemlerini yürütür. PWM zamanlayıcıları, başlangıç durum kayıtları vb. içerir. Tüm kontrol parametreleri çift tamponlu bir yapı kullanır, bu da bunların bir görev aralığı içinde güncellenmesine ve bir sonraki yük darbesinde eşzamanlı olarak etkili olmasına olanak tanır.
BRDG_IO FPGA : DSPX/yerel DSP ile köprü kontrol sinyalleri arasında arayüz görevi gören bu FPGA, tüm genel ayrık I/O'yu, arıza raporlamayı, VCO sayaçlarını, takometre arayüzünü ve analog I/O'yu yönetir. Yerleşik VCO, her iki işlemcinin de okuması için mandal sayısı değerlerini sayar. Takometre arayüzü, yüksek hassasiyetli kesirli darbe hesaplamalarını destekler. Ayrıca, Güç Elektroniği Etkinleştirme (PE_ENABLE) bayrağı aktif olduğunda tüm komut kayıtlarına yazma erişimi kilitlenir ve sürücünün çalışması sırasında hatalı işlemler önlenir.
Koruma ve Teşhis Sistemi
IS200BICIH1A, tüm anormal çalışma koşullarında etkili koruma sağlamak için çok katmanlı, çok boyutlu bir koruma ve teşhis ağına sahiptir.
Anlık Donanım Koruması : Öncelikle CELL_IO FPGA tarafından son derece hızlı tepki süreleriyle gerçekleştirilir.
Koruyucu Kapatma (PTO) : Bir yük arızası (mandallı), anlık aşırı akım veya kapı sürücüsü arızası ile tetiklenir ve mağdur hücreyi/hücreleri anında kapatır.
Geçiş Arıza Koruması : DC bağlantı reaktörü üzerindeki voltajı izleyerek tehlikeli oranlarda akım değişimini (di/dt) algılar. Eğer durum, arıza filtreleme süresinden daha uzun süre devam ederse, tüm faz üniteleri için bir dondurma eylemi başlatan büyük bir arıza mandalı ayarlanır. Bu, arızalı fazdaki sigortaların temizlenmesi için yeterli süre sağlayarak arızanın artmasını önler.
Durum İzleme ve Raporlama : BRDG_IO ve CELL_IO durum kayıtları aracılığıyla IS200BICIH1A, bunlarla sınırlı olmamak üzere çok çeşitli hata ve durum bilgilerini raporlar: çeşitli güç kaynağı arızaları, saat arızaları, tüm IGCT'ler için kapı sürücüsü arızaları, sigorta arızaları ve kablo bağlantı hataları.
Araç İçi Otomatik Arıza Tespiti :
Kart Tanımlaması (BRDID) : IS200BICIH1A, tanımlama ağı GGXI kartlarına kadar genişletilmiş, yerleşik bir seri PROM ID çipi içerir. Benzersiz bir akım yönü algılama mekanizması, PFBK ve JGATE kablolarının doğru bağlanmasını sağlayarak çapraz kablolamayı önler.
Ön Panel Göstergesi : Tek bir IMOK LED göstergesi, kartın sağlık durumunun sezgisel bir görsel gösterimini sağlar; LED kapalıysa bir arıza durumu gösterilir.
Test Noktaları : Ön panel, yerinde teşhis için toplam 8 test noktası sağlar.pozitif ve negatif DC bara voltajlarının yanı sıra Faz A1/B1/C1 akımları ve hatlar arası gerilimler VAB1/VBC1 gibi temel analog sinyalleri ortaya çıkaran TP1'den TP8'e kadar
Analog G/Ç : Sistem, kartın yerel ortam sıcaklığını, harici termistör sıcaklığını izlemek ve koruyucu eşik voltajlarının kendi kendine test geridöngüsünü gerçekleştirmek için üç adet 12 bit analog girişi entegre eder. Ayrıca koruma eşiklerini ayarlamak ve teşhis D/A dönüşümü sağlamak için kullanılan on bir analog çıkışa sahiptir.
