IS200DSFCG1A, General Electric (GE) tarafından Innovation Series™ ürün serisi için tasarlanmış bir 1000/1800 Amp IGBT Geçit Sürücüsü/Şönt Geri Besleme Kartıdır. Bu kart, öncelikle Darbe Genişliği Ayarlanmış (PWM) kaynak köprülerinde ve AC sürücü sistemlerinde kullanılan, DSFC serisinin kritik bir bileşenidir. DSFCG1A bir akım algılama devresini, bir arıza tespit devresini ve iki IGBT geçit sürücü devresini entegre eder. Hem sürücü hem de geri besleme devreleri, yüksek gerilim ve alçak gerilim tarafları arasında güvenli izolasyon sağlamak için galvanik ve optik izolasyon teknolojilerini kullanır.
Bu kart, 600 V LL rms AC girişli sürücü/kaynak uygulamaları için özel olarak tasarlanmıştır ve hem 1000 Amp hem de 1800 Amp akım seviyelerine uygun sürücü sistemlerini destekler. 1000 A'lık bir sistemde, faz başına bir DSFC kartı, yani toplam üç kart gerekir. 1800 A'lık bir sistemde, faz başına 'papatya dizimi' konfigürasyonunda bağlanan iki DSFC kartı gerekir; bu da toplam altı kart anlamına gelir. DSFCG1A, IS200BPIB Sürücü Köprüsü Kişilik Arayüz Kartı (BPIB) aracılığıyla sürücü kontrol sistemiyle arayüz oluşturur.
DSFCG1A kartı, geçit sürücüsü çıkışı ve şönt giriş bağlantılarının mümkün olduğu kadar kısa olmasını sağlamak ve böylece parazitik endüktansı ve sinyal girişimini en aza indirmek için doğrudan her faz ayağının üst ve alt IGBT modüllerine monte edilir. Kart IGBT'lere geçit, verici ve toplayıcı bağlantıları aracılığıyla sabitlenir. Kurulum sırasında panelin montaj deliklerinin doğru yönlendirilmesi önemlidir.
II. Ana Fonksiyonlar
IS200DSFCG1A'nın temel işlevleri aşağıdakileri içerir ancak bunlarla sınırlı değildir:
1. Çıkış Faz Kapısı Sürücüsü
İki izole IGBT geçit sürücü devresi sağlar: biri faz ayağının üst IGBT(lerini) kontrol eder, diğeri alt IGBT(lerini) kontrol eder.
Her sürücü devresi iki paralel IGBT modülünü çalıştırabilir.
Sürücü voltaj aralığı VCC (+15 V) ile VEE (-15 V) arasındadır ve IGBT yayıcı ortaktır.
Tepe kaynak/negatif akım kapasitesi 20 Ampere kadardır.
Maksimum PWM kesme frekansı 6 kHz'dir.
Sürücü kontrolü optocoupler giriş diyotları anti-paralel bir konfigürasyonda bağlanır ve hem üst hem de alt IGBT'lerin tek bir diferansiyel bükümlü çift kontrol hattından kontrol edilmesini sağlar.
Kartın geçit serisi dirençleri ve geçit yayıcı kapasitörleri, IGBT modülleri için özel olarak boyutlandırılmıştır.
2. Arıza Tespiti ve Raporlama
DSFCG1A iki tip hatayı tespit edebilir: Desatürasyon Arızası ve Düşük Gerilim Arızası. Bu arızalar, hem üst hem de alt IGBT devrelerini kapsayan tek bir 'çoklanmış' diferansiyel arıza hattı aracılığıyla rapor edilir.
Desatürasyon Arızası: Sürücüye IGBT'yi açma komutu verildiğinde, IGBT'nin emitör-toplayıcısındaki voltaj düşüşü izlenir. Bu voltaj 4 mikrosaniye boyunca 10 V'u aşarsa bir desatürasyon hatası tetiklenir. Bir desatürasyon hatası üzerine BPIB kartı, geçit voltajını 2 ila 5 mikrosaniye içinde yavaşça sıfıra indirmek için 2 MHz PWM sinyali kullanarak DSFC kartını 'patlama' modunda çalıştırır.
Düşük Gerilim Hatası: Pozitif sürücü güç kaynağı (+15 V) ile negatif sürücü güç kaynağı (-15 V) arasındaki voltaj izlenir. Bu gerilim 20 V'un altına düşerse bir düşük gerilim hatası tetiklenir.
Arıza sinyalleri mantıksal olarak OR'lanır, optik olarak izole edilir ve diferansiyel sürücü arayüzü aracılığıyla kontrol mantığına bildirilir. Normal (OK) durumda, optokuplör AÇIK durumdadır (çıkış düşük).
3. Şönt Akım Geri Beslemesi
Çıkış fazı akımı, faz şöntü boyunca voltaj düşüşünün algılanmasıyla izlenir. Bu voltaj yükseltilir ve Voltaj Kontrollü Osilatör (VCO) devresine beslenir. VCO frekans aralığı 0 ila 2 MHz'dir ve devre sıfır akımda 1 MHz çıkış verecek şekilde öngerilimlidir. Şönt voltajındaki ±200 mV'luk bir değişiklik, VCO çıkış frekansındaki ±800 kHz'lik bir değişikliğe dönüştürülür. VCO çıkışı optik olarak yalıtılmıştır ve diferansiyel sürücü arayüzü aracılığıyla kontrol mantığına iletilir.
Akım geri besleme devresi iki tür arıza üretebilir:
DI/DT Arızası: Nominal şönt akımında %100 veya daha büyük bir adım değişikliği, 25 mikrosaniye içinde bir DI/DT arızasının raporlanmasına neden olur.
Anlık Aşırı Akım (IOC) Hatası: Akım ayarlanan eşiği aştığında bir IOC hatası raporlanır.
4. Güç Kaynakları
Sürücü/monitör devrelerinin yüksek voltaj tarafı bir izolasyon transformatörü tarafından çalıştırılır. Bu transformatörün primeri ±17,7 V tepe noktasına (tepeden tepeye 35,4 V), 25 kHz kare dalgaya bağlanır. Üç ikincil sargı arasında:
İki ikincil, üst ve alt IGBT sürücü devrelerinin gerektirdiği izole +15 V (VCC) ve -15 V (VEE) sağlamak üzere yarım dalga doğrultulmuş ve filtrelenmiştir (düzenlenmemiş, ±%5, her biri ortalama maksimum 1 A).
Üçüncü ikincil, şönt akım geri beslemesi VCO ve arıza tespit devresinin gerektirdiği izole ±12 V'yi (düzenlenmemiş, ±%10, her biri maksimum 100 mA ortalama) sağlamak üzere tam dalga doğrultulmuş ve filtrelenmiştir.
Şönt devresi ayrıca +12 V beslemeye (±%10, ortalama maksimum 100 mA) bağlı 5 V'luk bir doğrusal regülatör tarafından üretilen 5 V'luk bir lojik besleme gerektirir. Yalnızca 5 V güç kaynağı düzenlenir.
Maksimum yükler aşağıdaki gibidir:
±17,7 V: 0,65 A rms
+5 V: 150 mA
5. LED Durum Göstergeleri
DSFCG1A kartı, DC bağlantısını ve IGBT sürücü durumunu görüntülemek için beş LED göstergesine sahiptir:
| LED |
Terminolojisi |
Açıklama |
| DS1 |
BAĞLANTI 50V ÜZERİNDE |
Kırmızı LED: DC bara gerilimi > 50 V olduğunda AÇIK; < 50 V olduğunda KAPALI |
| DS2 |
UFF |
Yeşil LED: Üst IGBT'ler KAPALI duruma getirildiğinde AÇIK; AÇIK olarak sürüldüğünde KAPALI |
| DS3 |
LFF |
Yeşil LED: Alt IGBT'ler KAPALI konuma getirildiğinde AÇIK; AÇIK olarak sürüldüğünde KAPALI |
| DS4 |
UON |
Sarı LED: Üst IGBT'ler AÇIK konuma getirildiğinde AÇIK; KAPALI olarak çalıştırıldığında KAPALI |
| DS5 |
LON |
Sarı LED: Alt IGBT'ler AÇIK konuma getirildiğinde AÇIK; KAPALI olarak çalıştırıldığında KAPALI |
III. Sistem Uygulamaları
1. Tahrik Sistemlerinde Uygulama
IS200DSFCG1A, GE Innovation Series™ PWM sürücü sistemlerinde önemli bir bileşendir. Sistem içindeki rolleri şunları içerir:
Kapı Sürüşü: IGBT modüllerine güvenilir açma ve kapama sürücü sinyalleri sağlayarak güç anahtarlarının düzgün çalışmasını sağlar.
Akım Geri Bildirimi: Bir şönt aracılığıyla faz akımını hassas bir şekilde ölçer ve kontrol sistemi tarafından kapalı döngü kontrolü için akım sinyalini bir frekans sinyaline dönüştürür.
Arıza Koruması: Güç cihazlarını ve yükü korumak için IGBT çalışma durumunu sürekli olarak izler ve desatürasyon, düşük voltaj veya aşırı akım gibi arızaları hızla bildirir.
2. Sistem Yapılandırması
1000 A Sistem: Faz başına 1 DSFCG1A kartı kullanır, üç faz için toplam 3 kart kullanılır. Her kart BPIB kartına PPL1 konektörü aracılığıyla bağlanır.
1800 A Sistemi: Papatya dizimi ile bağlanan faz başına 2 DSFCG1A kartı kullanır. Ana kart BPIB'ye PPL1 aracılığıyla bağlanır; yardımcı kart, sinyal geçişi için PPL2 konektörü aracılığıyla ana bilgisayarın PPL1'ine bağlanır.
3. Tipik Uygulama Senaryoları
Endüstriyel AC Değişken Frekanslı Sürücüler
PWM Güç İnvertörleri
Motor Kontrol Merkezleri
Enerji Üretim Sistemleri için İkaz Kontrolü
Demiryolu Çekiş Sistemleri
Deniz Elektrikli Tahrik Sistemleri
IV. Kurulum ve Kablolama Talimatları
1. Montaj Konumu
DSFCG1A kartı doğrudan IGBT modüllerine monte edilir. Kurulum sırasında kart üzerindeki halkaların IGBT modüllerinin kapısı, vericisi ve toplayıcı pimleri/saplamaları ile doğru şekilde hizalandığından emin olun. Güvenilir elektrik bağlantıları sağlamak için kartı sağlanan donanımı kullanarak sabitleyin.
2. Kurulum Adımları
Sürücü sisteminin KAPALI olduğundan emin olun ve kapasitörlerin deşarj olması için yeterli süre (birkaç dakika) bekleyin.
Sürücü kabini kapısını açın ve takılacak veya değiştirilecek DSFC kartını bulun.
Tüm halkaların doğru şekilde oturduğundan emin olarak DSFC kartını IGBT montaj saplamaları üzerine hizalayın.
10 somunu kullanarak tahtayı 70 inç-lbs'ye kadar sıkarak sabitleyin.
Konektörlerin tam olarak oturduğundan emin olarak tüm kabloları etiketlerine göre yeniden bağlayın.
3. Kablolama Açıklaması
Stab-on Terminalleri: DC hattını ve çıkış fazı voltaj algılama hatlarını bağlamak için kullanılır.
E1: Çıkış Faz Gerilimi Algılama Hattı (MVFB)
E17: DC Bağlantısı Pozitif (DCLP)
E18: DC Bağlantısı Negatif (DCLN)
IGBT Montaj Halkaları: IGBT geçidine, vericiye ve toplayıcıya bağlantılar için kullanılır.
UC: Üst Kolektör Bağlantısı (DC bağlantısı pozitif)
UGA/UEA: Üst A Cihaz Kapısı/Verici
UGB/UEB: Üst B Cihaz Kapısı/Verici
LGA/LEA: Bir Cihaz Geçitini/Vericiyi İndirin
LGB/LEB: Alt B Cihaz Kapısı/Verici
LE: Alt Verici Bağlantısı (DC bağlantısı negatif)
Fiş Konnektörleri:
PPL1: BPIB kartına bağlanarak sürücü sinyallerini, arıza sinyallerini, VCO sinyallerini ve gücü taşır.
PPL2: Papatya dizimi ile bir sonraki DSFC kartına bağlanır (yalnızca 1800 A sistemlerde kullanılır).
SHPL: Akım şöntüne, şönt gerilim sinyali girişine bağlanır.
THPL/THPL1/THPL2: Dirençli Termal Dedektörler (RTD) için bağlantılar veya zincirleme bağlantı için geçişli bağlantılar.
DPPL1/DPPL2: BPIB'den 18,4 V AC tepe kare dalga gücü alır veya zincirleme bağlantı için güç geçişi görevi görür.
V. Teşhis ve Bakım
1. Durum Göstergesi
Sistem durumu, yerleşik beş LED aracılığıyla hızlı bir şekilde değerlendirilebilir:
DS1 (Kırmızı): DC Bağlantı Gerilimi Göstergesi. Normal çalışma sırasında bara voltajı 50 V'u aştığında AÇIK olmalıdır.
DS2/DS3 (Yeşil): Üst/Alt IGBT KAPALI Durum Göstergeleri. IGBT'ler KAPALI konuma getirildiğinde AÇIK, AÇIK konuma getirildiğinde KAPALI.
DS4/DS5 (Sarı): Üst/Alt IGBT AÇIK Durum Göstergeleri. IGBT'ler AÇIK konuma getirildiğinde AÇIK, KAPALI konuma getirildiğinde KAPALI.
Normal PWM çalışması sırasında, DS2 ve DS3 sürekli olarak AÇIK olabilir veya duruma bağlı olarak DS4/DS5 ile dönüşümlü olarak çalışabilirken, DS4 ve DS5, PWM darbelerine karşılık gelen şekilde yanıp sönmelidir.
2. Arıza Teşhisi
DSFCG1A, BPIB kartı aracılığıyla okunabilen kapsamlı arıza tespiti sağlar:
Desatürasyon Arızası: Genellikle IGBT'nin aşırı akımını veya kısa devresini gösterir. Yükü ve IGBT modüllerini kontrol edin.
Düşük Gerilim Hatası: Yetersiz sürücü güç kaynağı voltajını gösterir. Güç kaynağı devresini kontrol edin.
DI/DT Arızası: Muhtemelen geçici yük veya kontrol anormalliklerinden dolayı aşırı oranda akım değişimini gösterir.
IOC Arızası: Anlık aşırı akımı gösterir. Yük ve akım geri besleme devresini kontrol edin.
3. Bakım Önlemleri
Kartı kullanırken ESD (Elektrostatik Deşarj) önlemlerine uyun. Topraklama kayışı takın ve panoları anti-statik torbalarda saklayın.
Panelin hasar görmesini veya güvenlik tehlikelerini önlemek için, güç uygulanırken kabloları takmayın veya çıkarmayın.
Konektörlerde gevşeklik olup olmadığını periyodik olarak inceleyin ve LED'in normal şekilde çalıştığını doğrulayın.
Bir kartı değiştirirken, yeni kartın doğru model numarasına (IS200DSFCG1A) sahip olduğundan emin olun ve montaj yönüne ve tork özelliklerine dikkat edin.
