DS200DCFBG1B là bo mạch cấp nguồn đa chức năng được thiết kế bởi Hệ thống điều khiển công nghiệp General Electric (GE) cho các hệ thống truyền động IGBT DC2000, CB2000, EX2000, FC2000, GF2000, ME2000 và AC2000. Bo mạch này thuộc dòng DCFB (Bảng mạch cung cấp điện DC2000), là một phần của nhóm G1 và đại diện cho bản sửa đổi cấp B, kết hợp các tối ưu hóa chức năng và cải thiện độ tin cậy so với bản sửa đổi G1A.
Bo mạch cấp nguồn DS200DCFBG1B là thành phần cốt lõi của hệ thống điều khiển truyền động. Nó nhận đầu vào 38 V và 115 V ac (hoặc đầu vào 24 V dc) từ biến áp nguồn điều khiển (CPT) và cung cấp nguồn điện ổn định, đáng tin cậy ở mức điều khiển cho hệ thống truyền động, cũng như nguồn điện xoay chiều 115 V (không áp dụng cho một số kiểu máy) cho quạt đi kèm. Bo mạch này tích hợp nhiều chức năng, bao gồm chuyển đổi nguồn, điều hòa tín hiệu, xử lý phản hồi điện áp/dòng điện, điều khiển kích hoạt SCR và giám sát đường dây AC, khiến nó trở thành một thành phần quan trọng để đạt được khả năng điều khiển chính xác và bảo vệ đáng tin cậy trong các hệ thống truyền động.
Sản phẩm này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống truyền động DC, hệ thống kích thích, hệ thống truyền động tần số thay đổi và các ứng dụng điều khiển quy trình công nghiệp khác nhau, đặc biệt trong các môi trường yêu cầu phản hồi dòng điện/điện áp có độ chính xác cao và quản lý nguồn điện có độ tin cậy cao.
II. Chức năng chính
1. Nhiều đầu ra nguồn cấp điều khiển
Bảng cấp nguồn DS200DCFBG1B chuyển đổi đầu vào 38 V ac (±10%) hoặc 24 V dc thành nhiều đầu ra DC ổn định:
+5 V dc, 4 A: Cung cấp nguồn điện hoạt động lõi cho bảng điều khiển chính (SDCC/LDCC).
±15 V dc, mỗi dòng 0,8 A: Cấp nguồn cho các mạch analog và mạch điều hòa tín hiệu.
±24 V dc: Đầu ra +24 V dc định mức ở 3 A và đầu ra -24 V dc định mức ở 1 A, được sử dụng để điều khiển rơle và tải bên ngoài.
Tất cả các đầu ra nguồn điện đều được bảo vệ bằng tính năng bảo vệ quá dòng và trạng thái cầu chì được biểu thị qua đèn LED.
2. Xử lý phản hồi điện áp và dòng điện
Bo mạch DS200DCFBG1B tích hợp nhiều mạch dao động điều khiển bằng điện áp (VCO) giúp chuyển đổi tín hiệu analog thành tín hiệu tần số để xử lý bởi bo mạch điều khiển chính SDCC/LDCC:
Phản hồi điện áp dòng AC: Theo dõi biên độ và trình tự pha của điện áp đầu vào AC ba pha.
Phản hồi điện áp cầu DC: Theo dõi điện áp đầu ra DC của cầu SCR.
Phản hồi điện áp động cơ: Theo dõi điện áp thực tế tại các cực của động cơ.
Phản hồi dòng điện phần ứng: Theo dõi dòng điện phần ứng thông qua các shunt, hỗ trợ hai kênh độc lập.
Phản hồi dòng điện trường: Theo dõi dòng điện trường động cơ, hỗ trợ hai kênh độc lập.
Các mạch VCO này chuyển đổi điện áp đầu vào thành tín hiệu tần số từ 0 đến 500 kHz, được gửi đến bảng điều khiển chính thông qua đầu nối 1PL để thực hiện các chức năng bảo vệ và điều khiển vòng kín.
3. Giám sát và đồng bộ hóa đường dây AC
Bảng mạch chứa các mạch khuếch đại xử lý tín hiệu điện áp giữa các đường dây AC. Các tín hiệu này được gửi đến bảng SDCC/LDCC thông qua đầu nối 1PL để:
Phát hiện sự cố SCR cầu điện.
Tạo tín hiệu đồng bộ hóa để kích hoạt SCR.
Phát hiện mất pha và lỗi trình tự pha.
Công tắc DIP SW1, SW2 và SW3 được sử dụng để định cấu hình dải điện áp đầu vào nhằm phù hợp với các hệ thống truyền động có các mức điện áp khác nhau.
4. Giao diện máy biến dòng AC
Trong một số ứng dụng, đường đầu vào AC của biến tần L1 và L3 được trang bị máy biến dòng điện xoay chiều (ACCT). Bo mạch DS200DCFBG1B sử dụng công tắc SW7 để chọn khả năng chịu tải dựa trên dòng điện định mức của biến tần. Tín hiệu ACCT được sử dụng cho:
5. Mạch điều khiển công tắc tơ
Bảng DS200DCFBG1B bao gồm rơle K2, đóng vai trò là rơle thí điểm cho công tắc tơ MD. Bảng SDCC/LDCC điều khiển cuộn dây của rơle này thông qua đầu nối 1PL và đầu nối MACPL cung cấp đầu ra FET 24 V dc để điều khiển công tắc tơ MD.
6. Mạch điều khiển kích hoạt SCR
Bảng DS200DCFBG1B chứa một mạch mảng cổng điều khiển việc kích hoạt SCR trong cầu dựa trên các tín hiệu điều khiển nhận được từ bảng SDCC/LDCC thông qua đầu nối 1PL. Mảng cổng được lập trình khi bật nguồn bằng PROM nối tiếp. Đầu ra 5 V của dãy cổng được các mạch khuếch đại xung cổng chuyển đổi thành mức công suất cần thiết để điều khiển các biến áp xung cổng thuận và nghịch trên Thẻ kết nối nguồn DS200PCCA thông qua đầu nối 5PL.
Để ngăn chặn các tín hiệu kích hoạt giả, nguồn kích hoạt được loại bỏ khỏi các mạch cổng cho đến khi mảng cổng được lập trình và nguồn 5 V được điều chỉnh.
7. Mạch suy giảm điện áp động cơ
Bảng DS200DCFBG1B bao gồm mạch suy giảm điện áp động cơ cung cấp biểu diễn tương tự của điện áp động cơ. Tín hiệu này được gửi đến bảng SDCC/LDCC qua chân 6 của đầu nối 1PL. Mạch suy giảm bị sai lệch ở mức 2,5 V và có thể thay đổi từ 0 đến 5 V tùy thuộc vào điện áp động cơ. Công tắc DIP SW6 được sử dụng để điều chỉnh phản hồi điện áp động cơ.
8. Giám sát và bảo vệ trạng thái nguồn điện
Bo mạch DS200DCFBG1B cung cấp tín hiệu /PSEN (2PL-1). Khi nguồn cung cấp +5 V được điều chỉnh, tín hiệu này ở mức thấp TTL. Nếu nguồn cung cấp +5 V vượt quá mức quy định, tín hiệu sẽ ở mức cao, kích hoạt thiết lập lại bộ vi xử lý trên bảng điều khiển chính (SDCC/LDCC).
III. Kiến trúc phần cứng
1. Cơ cấu HĐQT
Bo mạch DS200DCFBG1B sử dụng cấu trúc bảng mạch in tiêu chuẩn với kích thước tương thích với giá đỡ bo mạch của hệ thống truyền động dòng DC2000. Bảng bao gồm:
2. Nguồn điện đầu vào và đầu ra
Đầu vào: 38 V ac (±10%) hoặc 24 V dc.
Đầu ra: +5 V dc (4 A), ±15 V dc (mỗi loại 0,8 A), +24 V dc (3 A), -24 V dc (1 A), 115 V ac (được bảo vệ bằng cầu chì 1/2 A).
3. Bảo vệ và chỉ báo
Cầu chì FU1: Bảo vệ đầu ra 115 V ac, 1/2 A, 2AG hoạt động nhanh.
Cầu chì FU2: Bảo vệ nguồn cung cấp +24 V, +15 V và +5 V, 7 A, 2AG hoạt động nhanh.
Cầu chì FU3: Bảo vệ nguồn điện -24 V và -15 V, 7 A, 2AG hoạt động nhanh.
LED CR51: Cho biết FU2 bị nổ (màu đỏ).
LED CR55: Cho biết FU3 bị nổ (màu đỏ).
Đèn Neon LT1: Cho biết FU1 bị tắt.
4. Điểm kiểm tra
| điểm kiểm tra |
Mô tả |
| P5 |
Nguồn cung cấp DC +5 V được điều chỉnh (±5%) |
| DCOM |
Điểm tham chiếu chung 0 V |
| P15 |
Nguồn cung cấp DC +15 V được điều chỉnh (±5%) |
| N15 |
Nguồn cung cấp DC -15 V được quy định (±5%) |
| TÀI KHOẢN |
Tín hiệu ACCT từ DCFB đến SDCC |
IV. Mô tả giao diện chi tiết
1. Giao diện nguồn và điều khiển (2PL)
Đầu nối 2PL cung cấp các kết nối nguồn và tín hiệu điều khiển giữa bo mạch DCFB và các bo mạch NTB/3TB, STBA, SLCC và SDCC/LDCC:
| chân |
tín hiệu |
Mô tả |
| 2PL-1 |
/PSEN |
Cho phép cấp nguồn (hoạt động ở mức thấp) |
| 2PL-2 |
-15V |
-15 V một chiều, ±5% |
| 2PL-3 |
+15V |
+15 V một chiều, ±5% |
| 2PL-4 |
DCOM |
Lái xe chung |
| 2PL-5 |
+5V |
+5V một chiều, ±5% |
| 2PL-6 |
+5V |
+5V một chiều, ±5% |
| 2PL-7 |
DCOM |
Lái xe chung |
| 2PL-8 |
-24V |
-24 V một chiều, ±20% |
| 2PL-9 |
+24V |
+24 V một chiều, ±20% |
2. Giao diện điều khiển chính (1PL)
Đầu nối 1PL là giao diện giao tiếp chính giữa bo mạch DS200DCFBG1B và bo mạch điều khiển chính SDCC/LDCC, truyền tín hiệu tần số VCO, tín hiệu điều khiển và phản hồi trạng thái:
| chân |
tín hiệu |
Mô tả |
| 1PL-6 |
FAN5 |
Đầu ra analog điện áp động cơ số 2 |
| 1PL-8 |
FIN0 |
Đầu ra shunt phần ứng DC số 1 VCO |
| 1PL-9 |
FIN1 |
Dòng điện kích từ động cơ shunt số 1 đầu ra VCO |
| 1PL-10 |
FIN2 |
Đầu ra shunt phần ứng DC #2 VCO |
| 1PL-11 |
FIN4 |
Phản hồi điện áp dòng AC V1-V2 |
| 1PL-12 |
FIN5 |
Phản hồi điện áp dòng AC V1-V3 |
| 1PL-13 |
FIN6 |
Phản hồi điện áp cầu DC |
| 1PL-16 |
/ENREV |
Kích hoạt SCR phần ứng ngược |
| 1PL-17 |
/ENFWD |
Kích hoạt SCR phần ứng chuyển tiếp |
| 1PL-18 |
/FF2 |
Kích hoạt SCR trường số 2 |
| 1PL-19 |
/FF1 |
Kích hoạt SCR trường số 1 |
| 1PL-29 |
ĐỒNG BỘ |
Tín hiệu đồng bộ dòng AC |
| 1PL-31 |
/RST1 |
Thiết lập lại hệ thống |
| 1PL-32 |
FLD1CTRL |
Bật điều khiển trường số 1 |
| 1PL-33 |
FLD2CTRL |
Bật điều khiển trường số 2 |
| 1PL-34 |
MAC1 |
Ổ đĩa contactor MA |
| 1PL-35 |
MAC2 |
Bộ truyền động MD contactor #1 |
| 1PL-36 |
MAC3 |
Bộ truyền động MD contactor #2 |
| 1PL-37 |
VFBB |
Điểm kiểm tra phản hồi điện áp DC |
| 1PL-39 |
FIN7 |
Phản hồi điện áp động cơ Đầu ra VCO |
3. Giao diện kích hoạt SCR (5PL)
Đầu nối 5PL gửi tín hiệu kích hoạt SCR tới Thẻ kết nối nguồn DS200PCCA:
| Chân |
tín hiệu Mô |
tả |
| 5PL-1 đến 5PL-12 |
A1F-A6F |
Xung kích hoạt SCR cầu chuyển tiếp |
| 5PL-13 đến 5PL-24 |
A1R-A6R |
Xung kích hoạt SCR cầu đảo ngược (chỉ dành cho cầu đảo chiều) |
| 5PL-2,4,6,8,10,12,14,16,18,20,22,24 |
P24 |
Đầu ra +24V |
4. Giao diện máy biến dòng điện xoay chiều (1CPL)
Đầu nối 1CPL kết nối với máy biến dòng điện xoay chiều ở pha L1 và L3:
| chân |
tín hiệu |
Mô tả |
| 1CPL-1 |
ACCT1 |
Đầu vào dòng điện ACCT L1 (màu trắng) |
| 1CPL-2 |
ACCTCOM |
L1 Đầu vào dòng điện ACCT chung (màu đỏ) |
| 1CPL-3 |
ACCTCOM |
L3 Đầu vào dòng điện ACCT chung (màu đỏ) |
| 1CPL-4 |
ACCT3 |
Đầu vào dòng ACCT L3 (màu trắng) |
5. Giao diện điều khiển công tắc tơ (MACPL)
Đầu nối MACPL cung cấp đầu ra ổ đĩa contactor MD:
| chân |
tín hiệu |
Mô tả |
| MACPL-1 |
MD1CTRL |
Đầu ra chung điều khiển contactor MD #1 |
| MACPL-2 |
MDCTRLPW |
Điều khiển contactor MD #1 Đầu ra 24 V dc |
| MACPL-3 |
MD2CTRL |
Đầu ra chung điều khiển contactor MD #2 |
| MACPL-4 |
MDCTRLPW |
Điều khiển contactor MD #2 Đầu ra 24 V dc |
6. Thiết bị đầu cuối đâm
Thiết bị đầu cuối Stab được sử dụng để kết nối tín hiệu điện áp cao:
| đầu cuối |
tín hiệu |
Mô tả |
| V1 |
Điện áp dòng xoay chiều pha A |
Giai đoạn A |
| V2 |
Điện áp dòng xoay chiều pha B |
Giai đoạn B |
| V3 |
Điện áp dòng xoay chiều pha C |
Giai đoạn C |
| P1A |
Điện áp dương cầu DC |
Tích cực |
| P2A |
Điện áp âm cầu DC |
Tiêu cực |
| VM1A |
Điện áp dương phần ứng động cơ |
Tích cực (Phản hồi trường máy phát điện) |
| VM1B |
Điện áp âm phần ứng động cơ |
Âm tính (Phản hồi trường máy phát điện) |
| VM2A |
Điện áp dương phần ứng động cơ số 2 |
Tích cực (Phản hồi điện áp pin) |
| VM2B |
Điện áp âm phần ứng động cơ số 2 |
Âm (Phản hồi điện áp pin) |
V. Cấu hình và cài đặt
1. Cấu hình Jumper (JP)
Các jumper trên bo mạch DS200DCFBG1B được sử dụng để định cấu hình nguồn tín hiệu đầu vào, lựa chọn mạch VCO và suy giảm tín hiệu. Mô tả jumper chính bao gồm:
| Chức Jumper |
năng |
Vị trí 1-2 |
Vị trí 2-3 |
| JP1 |
Nguồn tín hiệu đồng bộ dòng AC |
Tạo bởi DCFB |
Được tạo bởi TCCB (EX2000) |
| JP2 |
Thời gian trễ của công tắc tơ AC |
Bình thường (khoảng 100 mili giây) |
Độ trễ tối thiểu (thử nghiệm sản xuất) |
| JP3-JP7 |
Cấu hình shunt phần ứng số 1 |
Nhập trực tiếp |
Đã thay đổi kích thước cho bộ cách ly analog |
| JP8-JP12 |
Cấu hình shunt phần ứng số 2 |
Nhập trực tiếp |
Đã thay đổi kích thước cho bộ cách ly analog |
| JP13 |
Chia tỷ lệ Shunt (BKC trở lên) |
Đối với shunt cung cấp hiện trường |
Đối với shunt tổng cộng nhiều cầu |
2. Cấu hình công tắc DIP (SW)
Công tắc DIP được sử dụng để định cấu hình dải điện áp và tải của máy biến dòng:
| Chuyển đổi |
chức năng |
Mô tả |
| SW1-SW3 |
Dải điện áp dòng AC |
Cài đặt 0-2, tối đa 308-617 V ac (lên đến 1535 V với bộ suy giảm) |
| SW4 |
Phạm vi phản hồi điện áp cầu DC |
Tương tự như trên |
| SW5 |
Phạm vi phản hồi điện áp động cơ DC |
Tương tự như trên |
| SW6 |
Phạm vi phản hồi tương tự điện áp động cơ |
Tương tự như trên |
| SW7 |
Lựa chọn gánh nặng ACCT |
Cài đặt 0-15, dựa trên dòng điện định mức và tỷ số vòng dây CT |
Lưu ý quan trọng: Cài đặt gốc cho tất cả các jumper và công tắc DIP được ghi lại trên bảng dữ liệu thử nghiệm được cung cấp cùng với mỗi bộ điều khiển. Khi thay thế bo mạch DS200DCFBG1B, tất cả các jumper và công tắc trên bo mạch mới phải được đặt ở cùng vị trí như trên bo mạch được thay thế.
VI. Cài đặt và bảo trì
1. Vị trí lắp đặt
Bo mạch DS200DCFBG1B thường được gắn trong hộp chứa bo mạch phía sau thẻ điều khiển ổ đĩa (SDCC/LDCC), quay mặt về phía trước (đối với một số ứng dụng EX2000, nó có thể ở một vị trí khác).
2. Thủ tục thay thế
Tắt nguồn: Tắt toàn bộ nguồn điện cấp vào ổ đĩa, sau đó đợi vài phút để tất cả các tụ điện cấp nguồn phóng điện. Kiểm tra bất kỳ mạch điện nào trước khi chạm vào chúng để đảm bảo nguồn điện đã tắt.
Mở cửa tủ: Mở cửa tủ thiết bị để tiếp cận các bảng mạch in.
Nhả các tab khóa: Kéo các tab khóa nằm ở hai bên của giá bo mạch, sau đó nhấc giá đỡ bo mạch phía trước (cùng với thẻ điều khiển ổ đĩa) và nghiêng nó về phía trước và xuống để tiếp cận bo mạch DCFB.
Ngắt kết nối cáp: Cẩn thận ngắt kết nối tất cả các cáp khỏi bo mạch DCFB.
Nhả các chốt nhựa: Đẩy các chốt nhựa (giá đỡ) về phía sau để nhả bo mạch DCFB ra khỏi giá đỡ bo mạch.
Xác minh cấu hình: Xác minh rằng tất cả các nút nhảy và công tắc trên bảng DCFB mới (thay thế) đều được đặt ở cùng vị trí như trên bảng cũ.
Lắp bo mạch mới: Đặt bo mạch DCFB mới vào cùng vị trí với bo mạch đã tháo và lắp nó vào giá đỡ bo mạch. Đảm bảo tất cả các chốt nhựa khớp vào đúng vị trí để cố định bảng.
Kết nối lại cáp: Kết nối lại tất cả các cáp vào bo mạch DCFB như được dán nhãn và đảm bảo rằng cáp được đặt đúng cách ở cả hai đầu.
Điều chỉnh thông số EE: Thực hiện quy trình điều chỉnh thông số EE theo yêu cầu.
Đóng và cố định: Xoay giá đỡ bo mạch phía trước trở lại vị trí, trượt (các) mấu khóa ở bên giá đỡ bảng trở lại vị trí khóa, sau đó đóng cửa tủ ổ đĩa.
3. Khuyến nghị bảo trì
Thay thế cầu chì: Cầu chì FU1, FU2 và FU3 là những thành phần duy nhất mà người dùng có thể thay thế trên bo mạch DCFB. Nếu bất kỳ thành phần nào khác bị lỗi, bo mạch phải được thay thế nguyên vẹn.
Phòng ngừa chống tĩnh điện: Luôn đeo dây đeo cổ tay nối đất khi xử lý bảng. Bảo quản bảng trong túi chống tĩnh điện khi không sử dụng.
Kiểm tra thường xuyên: Kiểm tra định kỳ trạng thái của đèn LED và đèn neon để đảm bảo nguồn điện hoạt động bình thường.
Quản lý phụ tùng thay thế: Nên giữ ít nhất một bo mạch DCFB giống hệt tại chỗ để dự phòng nhằm giảm thiểu thời gian ngừng hoạt động trong trường hợp hỏng hóc.
VII. Chẩn đoán lỗi
1. Chỉ báo đèn LED và đèn neon
| Đèn Báo |
Cho Biết Khi Sáng |
| CR51 (Đèn LED màu đỏ) |
Cầu chì FU2 (+24 V đến bộ điều chỉnh +15 V) bị đứt |
| CR55 (Đèn LED màu đỏ) |
Cầu chì FU3 (bộ điều chỉnh đường dây -24 V đến -15 V) bị đứt |
| LT1 (Đèn neon) |
Cầu chì FU1 (dòng 115 V ac) bị đứt |
2. Các lỗi thường gặp và cách khắc phục
| Triệu chứng lỗi Nguyên nhân |
có thể Hành |
động đề xuất |
| FU2 thổi liên tục |
Vô tình thiếu +24 V dc |
Kiểm tra lỗi thăm dò hoặc sự cố nối dây ở bảng đầu cuối |
| FU3 thổi liên tục |
Vô tình thiếu -24 V dc |
Kiểm tra lỗi thăm dò hoặc sự cố nối dây ở bảng đầu cuối |
| FU1 thổi |
Quá tải hoặc ngắn mạch trên tải 115 V ac |
Kiểm tra tải quạt hoặc các thiết bị bên ngoài |
| /PSEN cao |
Nguồn điện +5 V không theo quy định |
Kiểm tra trạng thái FU2; Bo mạch DCFB có thể cần thay thế |
| Không có đầu ra VCO |
Tín hiệu đầu vào hoặc lỗi cấu hình |
Kiểm tra cài đặt jumper và công tắc DIP |
VIII. Ứng dụng
Board cấp nguồn DS200DCFBG1B được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng công nghiệp sau:
Hệ thống Truyền động DC DC2000: Cung cấp năng lượng điều khiển và xử lý phản hồi cho các bộ truyền động động cơ DC.
Hệ thống điều khiển kỹ thuật số CB2000: Đóng vai trò là mô-đun cung cấp năng lượng và điều hòa tín hiệu cốt lõi.
Hệ thống kích thích EX2000: Được sử dụng để điều khiển kích thích máy phát điện, cung cấp năng lượng và xử lý phản hồi.
Hệ thống điều khiển tần số FC2000: Cung cấp chức năng điều khiển và bảo vệ trong các hệ thống điều khiển tần số thay đổi.
Hệ thống điều khiển máy phát điện GF2000: Được sử dụng để kích thích và bảo vệ máy phát điện.
Hệ thống điều khiển động cơ ME2000: Cung cấp năng lượng và điều hòa tín hiệu trong các ứng dụng điều khiển động cơ.
Hệ thống truyền động AC2000 IGBT: Cung cấp nguồn điện ở mức điều khiển trong hệ thống truyền động AC.
