IS200AEBMG1A ایک انتہائی ماہر اور انتہائی قابل اعتماد IGBT (انسولیٹڈ گیٹ بائپولر ٹرانزسٹر) ایڈوانسڈ انرجی برج ماڈیول (AEBM) ہے جسے GE Vernova کے GE انرجی بزنس نے تیار اور تیار کیا ہے۔ GE 2.x MW پرمیننٹ میگنیٹ جنریٹر (PMG) ونڈ پاور کنورٹر سسٹم کے اندر ایک بنیادی پاور الیکٹرانک جزو کے طور پر، یہ ماڈیول جنریٹر اور گرڈ دونوں اطراف میں پاور کنورژن کے لیے فزیکل بنیاد بناتا ہے۔
ونڈ پاور کنورٹر میں، IS200AEBMG1A اسٹینڈ اسٹون سرکٹ بورڈ اسمبلی نہیں ہے بلکہ ایک مربوط پاور فیز ماڈیول ہے جس میں ہائی پاور IGBTs، ایک ہیٹ سنک بیس پلیٹ، بس بار انٹرفیس، اور پروٹیکشن لاجک شامل ہیں۔ یہ ڈیجیٹل کنٹرول سگنلز کو طاقتور برقی توانائی کی تبدیلی کی صلاحیتوں میں تبدیل کرتا ہے، کنٹرول سسٹم کے کم وولٹیج منطق کو ہائی وولٹیج، ہائی کرنٹ مین پاور سرکٹ سے جوڑنے والے مرکز کے طور پر کام کرتا ہے۔ اس کا ڈیزائن قدامت پسند پاور ڈیوائس ڈیریٹنگ اصولوں اور مضبوط کنٹرول الگورتھم کی سختی سے پیروی کرتا ہے، اس بات کو یقینی بناتا ہے کہ ونڈ ٹربائن سسٹم شدید گرڈ ڈسٹربنس (جیسے کم وولٹیج رائیڈ تھرو، LVRT) کے دوران آن لائن رہ سکتا ہے اور گرڈ کی خرابی صاف ہونے کے بعد فوری طور پر معمول کا کام دوبارہ شروع کر سکتا ہے۔
2. بنیادی افعال اور آپریٹنگ اصول
2.x MW PMG ونڈ کنورٹر سسٹم میں، ہر تھریڈ کنورٹر میں عام طور پر تین ایک جیسے فیز ماڈیولز (فیز A/B/C) ہوتے ہیں۔ IS200AEBMG1A، ایک مرحلے کے طور پر کام کرتا ہے، درج ذیل اہم کام انجام دیتا ہے:
2.1 AC-DC-AC پاور کنورژن کور
جنریٹر سائیڈ کنورژن : ایکٹو رییکٹیفیکیشن موڈ میں، IS200AEBMG1A پر اوپری اور نچلے برج بازو IGBTs کو الٹرنیٹ انرجی برج انٹرفیس (AEBI) بورڈ سے Pulse Width Modulation (PWM) گیٹ ڈرائیو سگنل موصول ہوتے ہیں۔ وہ مستقل مقناطیس مطابقت پذیر جنریٹر (عام طور پر 500-1800 rpm کے مساوی ایک بڑی فریکوئنسی رینج سے زیادہ) کے ذریعہ تیار کردہ متغیر فریکوئینسی، متغیر وولٹیج AC پاور کو مستحکم DC وولٹیج میں تبدیل کرتے ہیں، جسے DC لنک میں فیڈ کیا جاتا ہے۔
گرڈ سائیڈ کنورژن : انورٹر موڈ میں، متبادل توانائی ڈائنامک بریک (AEDB) بورڈ یا AEBI بورڈ کے ذریعے کنٹرول کیا جانے والا ماڈیول، DC لنک سے DC وولٹیج کو واپس AC پاور میں الٹا دیتا ہے جو یوٹیلیٹی گرڈ کے ساتھ ایک مقررہ فریکوئنسی (50/60HZ) unvoltage پاور (50/60HZ) پر یوٹیلیٹی گرڈ کے ساتھ ہم آہنگ ہوتا ہے۔ فیکٹر یا کنٹرول شدہ ری ایکٹو پاور ڈیلیوری۔
2.2 ڈائنامک بریکنگ (DB)
مخصوص کنفیگریشنز میں (خاص طور پر فیز A ماڈیول)، IS200AEBMG1A متحرک بریک ہیلی کاپٹر کے لیے IGBT کو بھی مربوط کرتا ہے۔ جب گرڈ کی عارضی خلل DC لنک وولٹیج میں تیزی سے اضافے کا سبب بنتا ہے، تو DB IGBT تیزی سے کام کرتا ہے، DC لنک کیپسیٹرز میں ذخیرہ شدہ اضافی توانائی کو ایک بڑے بیرونی پاور ریزسٹر (ٹاپ ڈائنامک بریک ریزسٹر) کے ذریعے حرارت کے طور پر ضائع کرتا ہے۔ یہ ڈی سی لنک کیپسیٹرز اور کنورٹر ماڈیولز کو زیادہ وولٹیج کے نقصان سے بچاتا ہے۔
2.3 تنقیدی سگنل کی رائے اور تحفظ
ماڈیول نہ صرف پاور کنورژن کو انجام دیتا ہے بلکہ مندرجہ ذیل اہم تحفظ اور نگرانی کے سگنلز کے لیے ریئل ٹائم انٹرفیس فراہم کرنے کے لیے اوپری سطح کے انٹرفیس بورڈز (AEBI/AEDB) کے ساتھ انٹرفیس بھی کرتا ہے۔
Desaturation ڈیٹیکشن : IGBT کلکٹر ایمیٹر وولٹیج (Vce) کی نگرانی کرتا ہے تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ آیا IGBT زیادہ کرنٹ کی وجہ سے سنترپتی کے علاقے سے باہر نکل گیا ہے، جو شارٹ سرکٹ کے تحفظ کے انتہائی اہم طریقہ کے طور پر کام کرتا ہے۔
اوور کرنٹ مانیٹرنگ : فیز ماڈیول شنٹ کے پورے وولٹیج کی نگرانی کرتا ہے تاکہ یہ معلوم کیا جا سکے کہ آیا فیز کرنٹ محفوظ حد سے زیادہ ہے۔
تبدیلی کی موجودہ شرح کی نگرانی : شنٹ وولٹیج کے ذریعے موجودہ تبدیلی کی شرح (di/dt) کی نگرانی کرتا ہے تاکہ ضرورت سے زیادہ کرنٹ اسپائکس کی شناخت اور اس سے حفاظت کی جا سکے، آلہ کے اثر کو پہنچنے والے نقصان کو روکتا ہے۔
درجہ حرارت اور وولٹیج فیڈ بیک : وولٹیج کنٹرولڈ آسکیلیٹر (VCO) سرکٹس کے ساتھ کام کرتا ہے تاکہ فیز کرنٹ، لائن ٹو لائن وولٹیج، اور DC لنک وولٹیج کے لیے الگ تھلگ نمونے لینے کے سگنل فراہم کرے، جس سے ملٹیپل ایپلیکیشن کنورٹر کنٹرول (MACC) بورڈ کے ذریعے بند لوپ کیلکولیشن کو فعال کیا جا سکے۔
3. مکینیکل ڈھانچہ اور انٹرفیس ڈیزائن
IS200AEBMG1A میں ایک کمپیکٹ اور انتہائی مربوط مکینیکل ڈھانچہ ہے جو سخت نیسلے ماحول میں اعلیٰ بھروسے کے آپریشن کے لیے ڈیزائن کیا گیا ہے:
3.1 مائع ٹھنڈا ہیٹ سنک آرکیٹیکچر
ماڈیول کا بنیادی حصہ ایک موثر مائع ٹھنڈا بیس پلیٹ ڈیزائن کا استعمال کرتا ہے۔ IGBT ماڈیولز کو پیچ کے ساتھ ہیٹ سنک کی سطح پر باندھا جاتا ہے، جس کے درمیان تھرمل رابطے کی مزاحمت کو کم کرنے کے لیے خصوصی تھرمل چکنائی لگائی جاتی ہے۔ ہیٹ سنک کے اندرونی بہاؤ چینلز کیبنٹ کے اوپری حصے میں کولنٹ ڈسٹری بیوشن ہوز کے ذریعے پمپ اسٹینڈ سے جڑتے ہیں۔ کلیدی تفصیلات :
27°C سے نیچے، تھرموسٹیٹک کنٹرول والو کولنٹ کو پمپ پر واپس لے جاتا ہے۔ جب مائع کا درجہ حرارت 36 ° C سے بڑھ جاتا ہے، تو والو مکمل طور پر کھل جاتا ہے، جس سے کولنٹ کو حرارت کو مسترد کرنے کے لیے بیرونی ہوا سے مائع ہیٹ ایکسچینجرز کی طرف لے جاتا ہے۔
سنگل فیز ماڈیول پر اوپری اور نچلے مائع کوئیک کنیکٹ فٹنگز خصوصی نیلے کلیمپ کے ساتھ محفوظ ہیں۔ رابطہ منقطع کرتے وقت، نلی کو نقصان پہنچانے سے بچنے کے لیے کلیمپ کو کاٹنے کے لیے تار کٹر استعمال کرنے کا خیال رکھنا چاہیے۔
3.2 الیکٹریکل کنکشن
ماڈیول کے پاور کنکشن کو اوپری اور نچلے حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے:
اوپری (گرڈ سائیڈ) : لائن AC بس کے کام سے جوڑتا ہے، الٹی پاور کو گرڈ میں فراہم کرتا ہے۔
لوئر (جنریٹر سائیڈ) : جنریٹر سے متغیر فریکوئنسی AC پاور حاصل کرتے ہوئے جنریٹر AC بس ورک سے جڑتا ہے۔
درمیانی (DC سائیڈ) : ماڈیول کے پچھلے حصے میں DC بس کے ذریعے DC اسٹوریج کیپسیٹر بینک سے جڑتا ہے۔
کنٹرول اور تحفظ : IGBT گیٹس اور معاون سگنل اوپری پرت کے منطقی بورڈز سے جڑے ہوئے پلگ کنیکٹرز (عام طور پر 4 پلگ سیٹ) کے ذریعے جڑتے ہیں۔ ماڈیول کو ہٹانے سے پہلے تمام پلگ کو منقطع کر دینا چاہیے۔
3.3 ڈائنامک بریک انٹیگریشن
تھریڈز 1 سے 4 کی مخصوص ترتیب میں، فیز A ماڈیول اضافی ڈائنامک بریکنگ فنکشن رکھتا ہے۔ بریک ہیلی کاپٹر کو چلانے کے لیے اس کے ہیٹ سنک فریم کے پچھلے حصے میں ایک اضافی AEBM ماڈیول لگایا گیا ہے۔ اس کا مطلب ہے کہ فیز A ماڈیول کی تبدیلی کا طریقہ کار زیادہ پیچیدہ ہے، جس میں اکثر پچھلے پلگ تک رسائی کے لیے درمیانی فیز B ماڈیول کو ہٹانے یا شفٹ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے۔
4. کنٹرول اور تشخیصی منطق
IS200AEBMG1A موروثی ذہانت کا مالک نہیں ہے۔ یہ ایک 'غیر فعال' لیکن انتہائی حساس پاور ایگزیکیوشن اور فیڈ بیک یونٹ ہے۔ اس کی تمام ذہانت تھریڈ کنورٹر کے MACC مین بورڈ اور AEBI/AEDB انٹرفیس بورڈز پر انحصار کرتی ہے۔
4.1 فالٹ پروٹیکشن میکانزم
GE کا کنٹرول سافٹ ویئر سخت حفاظتی طریقہ کار کو نافذ کرتا ہے:
ہارڈ ویئر لیول پروٹیکشن : AEBI/AEDB بورڈ Vce وولٹیج کو اکٹھا کرکے، سافٹ ویئر میں تاخیر کے بغیر شارٹ سرکٹ سے 'ڈیسیچوریشن' تحفظ حاصل کرکے مائیکرو سیکنڈ لیول پر PWM دالوں کو براہ راست روکتا ہے۔
سافٹ ویئر لیول پروٹیکشن : MACC بورڈ FPGA کے ذریعے فیڈ بیک سگنل پڑھتا ہے، الارم یا ٹرپ کمانڈز تیار کرتا ہے۔ مثال کے طور پر، اگر پتہ چلا آئی جی بی ٹی جنکشن کا درجہ حرارت حد سے تجاوز کر جاتا ہے لیکن کوئی شارٹ سرکٹ نہیں ہوتا ہے، تو سب سے پہلے پاور ڈیریٹنگ کے لیے الارم اٹھایا جاتا ہے۔ اگر حالت خراب ہو جاتی ہے، تو ٹرپ بند کر دیا جاتا ہے۔
4.2 آن لائن کارکردگی کی نگرانی
GE کی ToolboxST ایپلیکیشن کا استعمال کرتے ہوئے ، دیکھ بھال کرنے والے اہلکار فیز ماڈیول کے مطابق ریئل ٹائم ڈیٹا بلاک ڈایاگرام کو بازیافت کر سکتے ہیں۔ ان میں سے، منفرد IGBT بیس پلیٹ ٹمپریچر ٹرینڈ گراف ماڈیول کی صحت کا تعین کرنے کی کلید ہے۔ اسی بوجھ اور ٹھنڈک کے حالات میں، اگر ایک فیز ماڈیول کا درجہ حرارت کا رجحان نمایاں طور پر دوسرے سے ہٹ جاتا ہے، تو یہ اکثر خشک تھرمل چکنائی، معمولی کولنٹ پائپ میں رکاوٹ، یا IGBT اندرونی مزاحمتی انحطاط کی نشاندہی کرتا ہے۔ دستاویزات میں خاص طور پر اس بات پر زور دیا گیا ہے کہ یہ نتیجہ اخذ کرنے سے پہلے کہ ماڈیول ہی ناقص ہے۔
5. دیکھ بھال اور تبدیلی کی حکمت عملی
جی ای 'لائن ریپلیسیبل یونٹ (LRU)' مرمت کی حکمت عملی اپناتا ہے۔ پاور فیز ماڈیول کے لیے، بورڈ کی سطح کے اجزاء کی مرمت نہیں کی جاتی ہے۔ اس کے بجائے، پورے ماڈیول کو تبدیل کر دیا گیا ہے۔
5.1 غلطی کا تعین
دستاویزات واضح طور پر کئی اہم خصوصیات کی وضاحت کرتی ہیں جو ماڈیول کی تبدیلی کو لازمی قرار دیتی ہیں:
تباہ کن ناکامی : IGBT دھماکہ یا کیسنگ پھٹ جانا۔ اس صورت میں، نہ صرف ماڈیول کو تبدیل کرنا ضروری ہے بلکہ کاربنائز/دھاتی پاؤڈر کی وجہ سے ارد گرد کیپسیٹر بینکوں، بسوں کی موصلیت کی تہوں (نقصان کے لیے Formex موصلیت کی چادروں کی جانچ پڑتال) کے ثانوی نقصان کا سختی سے معائنہ کرنا بھی ضروری ہے۔
بار بار Desaturation فالٹس : بیرونی گرڈ میں خلل کی وجہ سے نہیں بلکہ ڈیوائس کے اندر شارٹ سرکٹ کی صلاحیت کے ضائع ہونے سے۔
سیل ٹیسٹ میں ناکامی : آن لائن 'سیل ٹیسٹ' پاس نہیں کیا جا سکتا، سوئچنگ یا گیٹ ڈرائیو سرکٹ میں غیر معمولی پن کی تصدیق کرتا ہے۔
غیر واضح درجہ حرارت کی بے ضابطگییاں : عام کولنٹ بہاؤ کے باوجود، بیس پلیٹ یا جنکشن درجہ حرارت کی ریڈنگ واضح طور پر غیر معمولی ہیں۔
5.2 اہم تبدیلی کے اقدامات
دستاویز کا سیکشن 10.1.4 IS200AEBMG1A ماڈیول کو تبدیل کرنے کے لیے انتہائی سخت عمل کے تقاضے عائد کرتا ہے:
ڈرین آپریشن : کولنٹ کو مکمل طور پر نکالنا ضروری نہیں ہے۔ اس کے بجائے، 'ڈرین بیک ٹو ریزروائر' طریقہ کار پر عمل درآمد کیا جاتا ہے۔ کیبنٹ کے اوپری حصے میں مینوئل وینٹ والو کو کھولنے سے ریٹرن پائپنگ میں کولنٹ کو کشش ثقل کے ذریعے ذخائر میں واپس آنے کی اجازت ملتی ہے جب تک کہ مائع کی سطح فیز ماڈیول کی اونچائی سے نیچے نہ گر جائے، اس طرح 'ڈرپ فری' منقطع ہونے کو حاصل کیا جاسکے۔
ٹارک کو سخت کرنا : ایک نیا ماڈیول انسٹال کرتے وقت، DC بس سٹڈز کو باری باری تین پاسوں (6.3 Nm -> 12.7 Nm -> فائنل 19 Nm / 168 in-lb) میں سخت کرنا چاہیے۔ اس کے فوراً بعد، ایک مستقل مارکر کا استعمال کرتے ہوئے بولٹ/واشر پر ٹارک کی پٹی کے نشانات ضرور کھینچے جائیں۔ AC بس بار بھی 19 Nm ٹارک ویلیو کی پیروی کرتے ہیں۔
کلیمپ کی تنصیب : نیلے رنگ کی نلی کے کلیمپ کو خصوصی چمٹا استعمال کرتے ہوئے مضبوطی سے کچلنا چاہیے جب تک کہ دھات کی انگوٹھی تقریباً چھو کر ختم نہ ہوجائے۔ اسے زیادہ سخت نہیں کیا جانا چاہیے (نلی کی نیلی لٹ والی جیکٹ کو کاٹنے سے روکنے کے لیے) اور نہ ہی زیادہ ڈھیلا ہونا چاہیے (ہائی پریشر کے رساؤ کو روکنے کے لیے)۔
لیک ٹیسٹ : تبدیل کرنے کے بعد، کولنٹ پمپ کو ہائی وولٹیج کو متحرک کیے بغیر، صرف 400V معاون پاور کا استعمال کرتے ہوئے آن کرنا چاہیے ۔ (فیز ماڈیول کولنٹ لیک ٹیسٹ) لیک کے لئے جوڑوں کا معائنہ کیا جانا چاہئے؛ صفر رساو کی تصدیق کے بعد ہی تمام بجلی بحال کی جا سکتی ہے۔
