IS200ERSCG1A, IGBT tabanlı regülatör uygulamaları için özel olarak tasarlanmış, General Electric (GE) EX2100 uyarım kontrol sistemi içindeki çekirdek güç dönüşüm kartıdır. Uyarıcı Regülatörü Statik Dönüştürücü kartı (ERSC) olarak IS200ERSCG1A, DC bağlantısı elektrik enerjisini hassas şekilde kontrol edilen Darbe Genişliği Ayarlanmış (PWM) uyarma çıkış akımına dönüştürme gibi kritik bir görevi üstlenir. Tüm uyarma Gücü Dönüşüm Modülünün (PCM) fiziksel düzenlemesi olarak hizmet eder. Kart, Uyarıcı Regülatör Arka Paneline (ERBP) takılıdır ve kontrol komutlarını almak ve güç cihazı durumunu raporlamak için ERDD (Uyarıcı Regülatör Arayüzü ve Dinamik Deşarj) kartıyla yakın koordinasyon içinde çalışır. Birlikte dijital kontrol komutlarından jeneratör alan akımına kadar son dönüşümü tamamlarlar.
IS200ERSCG1A'nın kalbinde entegre üç fazlı IGBT invertör köprü modülü bulunur. Bu modül içerisinde, jeneratör uyarma sargısını tahrik etmek üzere PWM DC çıkışını üretmek için özel olarak iki IGBT tahsis edilmiştir. Üçüncü bir IGBT, DC hattı dinamik deşarj fonksiyonuna ayrılmıştır; bir jeneratör yükünün reddi veya açması, DC hattı voltajının hızlı bir şekilde yükselmesine neden olduğunda, bu IGBT, harici bir yüksek güçlü deşarj direnci aracılığıyla DC hattı kapasitörlerinde depolanan fazla enerjiyi hızlı ve güvenli bir şekilde dağıtır. Bu 'ikisi bir arada' tasarım konsepti, tek bir kompakt kartta hassas uyarma akımı düzenlemesi ve hızlı sistem korumasının yüksek derecede entegrasyonunu sağlar.
Sistem Konumlandırma ve Mimari Entegrasyonu
EX2100 IGBT ikaz regülatörünün güç zinciri içinde IS200ERSCG1A, DC bağlantısı ile ikaz çıkış devresi arasında yer alır. Yukarı yönde, ERBP arka paneli aracılığıyla EPSM güç kaynağı modülünden çeşitli düzeylerde DC çalışma gücü alır ve güç girişini DC bağlantısından alır. Aşağı yönde, doğrudan jeneratörün uyarma sargısına bağlanır (bir DC kontaktörü veya kesici aracılığıyla). Kontrol sinyali zinciriyle ilgili olarak IS200ERSCG1A, özel bir kablo aracılığıyla ERDD kartıyla arayüz oluşturur, ERDD'den IGBT geçit sürücüsü darbelerini alır ve DC bağlantı voltajı, çıkış şönt akımı, IGBT sıcaklığı ve geçit sürücüsü durumu (güç kaynağı durumu ve desatürasyon hata sinyalleri dahil) gibi kritik geri bildirim bilgilerini geri gönderir.
IS200ERSCG1A, ERDD kartıyla bire bir karşılık gelen hem simpleks hem de Sıcak Yedekleme yedekli sistem yapılandırmalarını destekler. Simpleks bir sistemde tek bir IS200ERSCG1A, tüm güç dönüştürme görevlerini yerine getirir. Yedekli bir sistemde, sırasıyla M1 ve M2/C kontrol bölümlerinin arka panellerine iki adet IS200ERSCG1A kartı takılır ve ERRR Yedek Röle kartı aracılığıyla kesintisiz aktarım sağlanır ve karşılıklı yedekleme görevi görür.
Güç girişiyle ilgili olarak, IS200ERSCG1A için DC bağlantısı iki kaynaktan beslenebilir: jeneratör terminallerinden türetilen bir AC doğrultulmuş güç kaynağı veya bir uyarma transformatörü ve bir diyot doğrultucu aracılığıyla bir yardımcı veriyolu; veya 125 V veya 250 V nominal DC istasyon akü kaynağı. Her ikisi de diyot izolasyonu ve filtrelemeden sonra birleştirilir ve DC bağlantısı için yedek güç kaynağı garantisi sağlanır.
Ayrıntılı Temel İşlevler
1. IGBT Darbe Genişliği Ayarlanmış Uyarma Çıkışı
IS200ERSCG1A içindeki IGBT invertör köprüsü, DC bara gerilimini gerekli uyarma gerilimi ve akımına göre keser ve modüle eder. Kesme frekansı yaklaşık 1000 Hz'dir; bu, IGBT anahtarlama kayıplarını, çıkış akımı dalgalanmasını ve elektromanyetik uyumluluk gereksinimlerini dengeleyen bir seçimdir. IS200ERSCG1A, PWM görev döngüsünü hassas bir şekilde kontrol ederek, sıfırdan maksimum nominal değerine kadar sürekli olarak ayarlanabilen bir uyarma çıkışı sağlayabilir ve değişen yükler ve çalışma koşulları altında jeneratörün otomatik voltaj düzenleme ihtiyaçlarını karşılayabilir.
Çıkış performansı açısından IS200ERSCG1A, 10 saniye boyunca %150 zorlama kapasitesiyle (maksimum 30 A DC) maksimum 20 A DC'lik sürekli uyarma akımı sağlayabilir. Bu geçici zorlama kapasitesi, güç sistemi arızaları sırasında jeneratör voltajını korumak için çok önemlidir; güç şebekesinde kısa devre gibi ciddi bir bozulma meydana geldiğinde, uyarma sistemi, jeneratör voltajının çökmesini önlemek için uyarma akımını anında ve önemli ölçüde artırmalıdır.
Çıkış devresi, uyarma akımını gerçek zamanlı olarak izleyen bir DC şönt içerir. Bu sinyal, ERDD panosu tarafından koşullandırıldıktan sonra kontrolöre geri gönderilerek Alan Akımı Düzenlemesi (FCR) ve Aşırı Uyarım Sınırlaması (OEL) için geri bildirim temelini oluşturur.
2. Dinamik Deşarj Koruması
IS200ERSCG1A kartındaki üçüncü IGBT, DC link dinamik deşarj fonksiyonuna ayrılmıştır. Bir jeneratör ünitesi ani bir yük reddi, bir acil durum açması veya enerji geri beslemesi nedeniyle DC bara kapasitör voltajının yükselmesine neden olan bir şebeke arızasıyla karşılaştığında, ERDD kartı DC bara voltajının güvenli eşiği aştığını tespit eder. Bu deşarj IGBT'sini açmak için hemen bir sürücü sinyali gönderir ve kapasitörlerde depolanan enerjiyi harici bir yüksek güçlü deşarj direnci aracılığıyla hızla dağıtır. Bu koruyucu eylem tamamen donanımda uygulanır ve denetleyici yazılımı müdahalesine gerek kalmadan son derece hızlı yanıt sağlar. Böylece güç cihazlarını ve DC bağlantı kapasitörlerini iletişim kaybı veya işlemci anormalliği sırasında bile yüksek voltaj hasarından güvenilir bir şekilde korur.
3. DC Bağlantısı Yumuşak Şarj
IS200ERSCG1A, ilk açılışta DC bara kapasitörlerine aşırı ani akımı önlemek için DC bara yumuşak şarj fonksiyonunu uygulamak üzere K3 rölesiyle birlikte çalışır. Çalıştırmanın başlangıcında K3 açık durumdadır ve DC bağlantısı, akım sınırlayıcı bir direnç aracılığıyla yavaş yavaş şarj olur. DC bara voltajı önceden ayarlanmış bir değere ulaştığında K3 kapanır, akım sınırlama direncini atlar ve sistem normal çalışmaya girer. Bu işlem, uyarma sistemi her başlatıldığında otomatik olarak yürütülür ve DC bağlantı kapasitörlerinin ve doğrultucu köprüsünün hizmet ömrü etkin bir şekilde uzatılır.
4. Kapsamlı İzleme ve Koruma
IGBT güç modülünün güvenli çalışmasını sağlamak için IS200ERSCG1A, birden fazla izleme ve koruma fonksiyonunu entegre eder:
IGBT Desatürasyon Tespiti : Her IGBT'nin geçit sürücüsü, cihaz açıkken kollektör-emitör voltajını sürekli olarak izler. Bu voltaj önceden belirlenmiş bir eşiği aşarsa (IGBT'nin tam doyumdan çıktığını ve yüksek güç kaybıyla doğrusal bölgeye girdiğini gösterir), sürücü derhal IGBT'yi kapatır ve arızayı ERDD'ye bildirir.
Sıcaklık İzleme : IGBT ısı emicisine takılan sıcaklık algılama elemanları, köprü aşırı sıcaklık alarmı ve açma koruma sinyalleri sağlar.
Geçit Sürücüsü Güç Kaynağı İzleme : Her bir IGBT kapı sürücüsü için besleme voltajı, sürücünün tüm çalışma koşulları altında yeterli geçit sürücüsü voltajı üretebilmesini sağlamak için gerçek zamanlı olarak izlenir.
