Bảng cung cấp năng lượng cho trình điều khiển cổng GE IS200IGPAG1A

IS200IGPAG1A là Bảng mạch cấp nguồn điều khiển cổng được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Hệ thống truyền động Innovation Series™. Bo mạch này là phiên bản Nhóm 1 trong dòng IGPA, chủ yếu được sử dụng để cung cấp nguồn điện điều khiển cổng DC cần thiết cho mỗi Thyristor chuyển mạch cổng tích hợp (IGCT). Một bảng IGPA được gắn trực tiếp trên mỗi IGCT.

Chức năng cốt lõi của bo mạch IS200IGPAG1A là chuyển đổi công suất sóng vuông AC do biến áp cách ly bên ngoài cung cấp thành điện áp DC ổn định cần thiết để dẫn động cổng IGCT. Không giống như phiên bản Nhóm 2 chỉ chứa một nguồn điện trên mỗi bo mạch, phiên bản Nhóm 1 IGPAG1A tích hợp hai nguồn điện độc lập trên mỗi bo mạch, có khả năng cấp nguồn đồng thời cho hai mạch điều khiển cổng IGCT. Nó phù hợp với cấu hình IGCT yêu cầu nguồn điện kép.

Các tính năng chính của IS200IGPAG1A bao gồm:

• Được thiết kế đặc biệt cho IGCT: Gắn trực tiếp trên IGCT, cung cấp năng lượng chính xác cho việc điều khiển cổng.

• Nguồn điện kép độc lập: Mỗi bo mạch tích hợp hai nguồn điện, có khả năng điều khiển đồng thời hai IGCT.

• Cách ly điện áp cao: Nổi ở điện thế cực âm IGCT (3300-6600 V ac), đòi hỏi phải chú ý nghiêm ngặt đến an toàn điện áp cao.

• Đầu ra kép cho mỗi nguồn cung cấp: Mỗi nguồn cung cấp đầu ra tắt +5 V dc và -20 V dc.

• Bảo vệ toàn diện: Hai cầu chì đầu vào (6A và 7A) cung cấp khả năng bảo vệ quá dòng.

• Chỉ báo trạng thái: 8 đèn LED hiển thị tín hiệu cổng và trạng thái điện áp cho cả hai nguồn điện.

• Điểm kiểm tra: 8 điểm kiểm tra để vận hành thử và chẩn đoán lỗi cho cả hai nguồn cung cấp.

• Chức năng khởi động mềm: Thời gian khởi động mềm nguồn dương 200 ms, thời gian khởi động mềm nguồn âm 20 ms.

• Lưu trữ năng lượng: Lưu trữ năng lượng theo quy định tối thiểu 1,0 ms, duy trì đầu ra trong thời gian gián đoạn nguồn điện ngắn.

Bảng mạch sử dụng điều khiển chế độ hiện tại với vòng điện áp bên ngoài, mang lại phản hồi động nhanh và điện áp đầu ra ổn định. Mỗi nguồn cung cấp dương tạo ra 5 V dc ± 0,25 với dòng điện liên tục tối đa là 15 A; mỗi nguồn cung cấp âm tạo ra 20 V dc ±0,8 với dòng điện liên tục tối đa là 6 A. Bảng tiêu tán khoảng 10 W và cần luồng khí ít nhất 80 LFPM để làm mát.

---

II. Chức năng chính

Các chức năng chính của IS200IGPAG1A bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:

1. Chuyển đổi nguồn điện

Bảng IS200IGPAG1A nhận đầu vào sóng vuông AC từ biến áp cách ly bên ngoài và chuyển đổi bên trong thành điện áp DC cần thiết để dẫn động cổng IGCT. Thông số nguồn đầu vào là sóng vuông 50 V ac (±1%), 27 kHz (±1%), được kết nối qua đầu nối P1 5 chân. Hai cầu chì bên trong (FU1 và FU2) cung cấp khả năng bảo vệ quá dòng.

2. Hai đầu ra cung cấp tích cực độc lập

Mỗi đầu ra nguồn dương là +5 V dc ±0,25, được sử dụng để điều khiển bật IGCT. Hai nguồn cung cấp này độc lập và có thể cấp nguồn cho hai IGCT cùng một lúc. Các đặc điểm chính bao gồm:

• Dòng điện đầu ra liên tục trên mỗi nguồn cung cấp: 15 A dc

• Giới hạn hiện tại cho mỗi nguồn cung cấp: 18 A dc

• Thời gian khởi động mềm: 200 ms

• Lưu trữ năng lượng: Tối thiểu 1,0 ms (trong quá trình điều chỉnh)

3. Hai đầu ra cung âm độc lập

Mỗi đầu ra nguồn âm là -20 V dc ±0,8, được sử dụng để điều khiển tắt IGCT. Hai nguồn cung cấp là độc lập. Các đặc điểm chính bao gồm:

• Dòng điện đầu ra liên tục trên mỗi nguồn cung cấp: 6 A dc

• Giới hạn hiện tại cho mỗi nguồn cung cấp: 8 A dc

• Thời gian khởi động mềm: 20 ms

• Lưu trữ năng lượng: Tối thiểu 1,0 ms (trong quá trình điều chỉnh)

4. Phương pháp kiểm soát

Cả nguồn cung cấp dương và âm đều sử dụng điều khiển chế độ dòng điện với vòng điện áp bên ngoài. Phương pháp kiểm soát này cung cấp:

• Phản ứng năng động nhanh

• Ổn định điện áp đầu ra tuyệt vời

• Tích hợp bảo vệ giới hạn dòng điện

• Khả năng miễn dịch tốt với biến động điện áp đầu vào

5. Chỉ báo trạng thái

Bảng mạch có 8 đèn LED cung cấp trạng thái trực quan của tín hiệu cổng và điện áp cho cả hai bộ nguồn. Mỗi nguồn điện tương ứng với 4 đèn LED:

• Nguồn điện đầu tiên: DS1, DS2, DS3, DS4

• Nguồn điện thứ hai: DS5, DS6, DS7, DS8

Chức năng LED:

• DS1/DS5 (Xanh lục): Cho biết trạng thái tín hiệu cổng cho nguồn cung cấp tương ứng khi dòng điện đầu ra 5 V > 4 A.

• DS2/DS6 (Vàng): Cho biết trạng thái tín hiệu cổng cho nguồn cung cấp tương ứng khi dòng điện đầu ra 5 V > 4 A.

• DS3/DS7: Cho biết điện áp 5 V phù hợp với nguồn cung cấp tương ứng.

• DS4/DS8: Cho biết điện áp 20 V phù hợp với nguồn cung cấp tương ứng.

• DS5/DS6 cũng cho biết trạng thái dòng điện đầu ra 20 V (bật DS5 khi dòng điện > 2 A, bật DS6 khi dòng điện < 2 A).

6. Điểm kiểm tra

Bảng mạch có 8 điểm kiểm tra để vận hành thử và chẩn đoán lỗi. Mỗi nguồn điện tương ứng với 4 điểm kiểm tra:

• Nguồn điện đầu tiên: TP1, TP2, TP3, TP4

• Nguồn điện thứ 2: TP5, TP6, TP7, TP8

Các điểm kiểm tra cho phép đo:

• Tín hiệu chung cho nguồn cung cấp tích cực và tiêu cực

• Phản hồi hiện tại trung bình cho nguồn cung cấp tích cực và tiêu cực

• Nguồn điện chung cho nguồn cung cấp tích cực và tiêu cực

• Điện áp đầu vào của cuộn cảm cho nguồn cung cấp dương và âm

Cảnh báo an toàn quan trọng: Khi bộ truyền động đang vận hành, các điểm kiểm tra này nổi ở điện thế cầu. KHÔNG CHẠM!

7. Chế độ chung từ chối hiện tại

Thiết kế bo mạch xem xét ảnh hưởng của du/dt cao (6 kV/μs) được tạo ra bằng cách chuyển đổi IGCT nhanh trên dòng điện chế độ chung. Dòng điện chế độ chung I = c × 6 kV/μs, trong đó c là điện dung của máy biến áp cách ly. Bo mạch được thiết kế để hoạt động chính xác trong những điều kiện này.

---

III. Ứng dụng hệ thống

1. Ứng dụng trong Hệ thống truyền động dòng cải tiến

IS200IGPAG1A là bo mạch quan trọng cung cấp năng lượng cho trình điều khiển cổng cho IGCT trong hệ thống truyền động Series Đổi mới. Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:

• Điều khiển cổng IGCT: Cung cấp nguồn điện bật và tắt chính xác cho hai IGCT, đảm bảo chuyển mạch đáng tin cậy.

• Cách ly điện: Đạt được sự cách ly điện giữa mạch điều khiển và mạch chính điện áp cao thông qua máy biến áp cách ly bên ngoài, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị.

• Giám sát trạng thái: Cung cấp thông tin trạng thái và phương tiện chẩn đoán cho nhân viên vận hành và bảo trì tại hiện trường thông qua đèn chỉ báo LED và điểm kiểm tra cho cả hai nguồn điện.

2. Sự khác biệt giữa nhóm 1 và nhóm 2

Dòng IGPA có phiên bản Nhóm 1 và Nhóm 2, với những điểm khác biệt chính là:

Khi chọn bo mạch IGPA, người dùng phải chọn phiên bản phù hợp dựa trên yêu cầu nguồn điện cụ thể của IGCT. Đối với các ứng dụng yêu cầu hai IGCT với không gian hạn chế, việc sử dụng G1A có thể giảm một nửa số lượng bo mạch cần thiết.

3. Biện pháp phòng ngừa an toàn điện áp cao

Bo mạch IS200IGPAG1A gắn trực tiếp trên IGCT và nổi ở điện thế cực âm IGCT (3300-6600 V ac) trong quá trình hoạt động. Do đó, KHÔNG CHẠM HOẶC THĂM DÒ bất kỳ bộ phận nào của bo mạch khi hệ thống đang được cấp điện. Việc lắp đặt, thay thế hoặc đo lường chỉ nên được thực hiện sau khi hệ thống đã được ngắt điện hoàn toàn và được xác minh là an toàn.

4. Các kịch bản ứng dụng điển hình

• Bộ điều khiển tần số biến thiên điện áp trung bình: Cung cấp năng lượng cho bộ điều khiển cổng cho nhiều IGCT trong các ứng dụng điều khiển động cơ.

• Hệ thống chuyển đổi năng lượng cao: Được sử dụng trong các thiết bị chuyển đổi năng lượng khác nhau yêu cầu nhiều IGCT.

• Hệ thống lực kéo vận tải đường sắt: Cung cấp năng lượng điều khiển cho nhiều IGCT trong bộ chuyển đổi lực kéo.

• Biến tần công nghiệp: Được sử dụng trong các ngành công nghiệp nặng như khai thác mỏ, luyện kim cho động cơ truyền động công suất lớn, tiết kiệm không gian lắp đặt.

  
  

---

IV. Mô tả giao diện chi tiết

1. Đầu nối đầu vào nguồn P1

P1 là đầu nối 5 chân để kết nối nguồn sóng vuông AC từ máy biến áp cách ly bên ngoài:

2. Đầu nối đầu ra nguồn (Một PXPL cho mỗi nguồn cung cấp)

Mỗi bộ nguồn tương ứng với một đầu nối PXPL 9 chân để xuất nguồn cho trình điều khiển cổng IGCT:

Nhiều chân được song song để mang dòng điện cao hơn.

3. Đèn LED

4. Điểm kiểm tra

Cảnh báo an toàn quan trọng: Khi bộ truyền động đang vận hành, các điểm kiểm tra này nổi ở điện thế cầu. KHÔNG CHẠM!

5.

xếp	hạng cầu chì	Cầu chì Mạch bảo vệ
FU1	7 A, 250 V, tác dụng nhanh	Bảo vệ nguồn điện đầu vào
FU2	6 A, 250 V, tác dụng nhanh	Bảo vệ nguồn điện đầu vào

---

V. Lắp đặt và thay thế

1. Vị trí lắp đặt

Bo mạch IS200IGPAG1A gắn trực tiếp trên IGCT. Vì bo mạch G1A có thể điều khiển hai IGCT nên vị trí lắp đặt của nó phải tính đến các kết nối với cả hai IGCT.

2. Biện pháp phòng ngừa khi lắp đặt

• An toàn điện áp cao: Bảng IGPA hoạt động ở điện áp cao. Việc lắp đặt và thay thế chỉ được thực hiện sau khi hệ thống đã được ngắt điện hoàn toàn.

• Vòng đệm sao: Vòng đệm sao bằng kim loại phải tiếp xúc với bề mặt kim loại chứ không phải tấm nhựa. Những vòng đệm và dây điện bằng kim loại này tạo thành một mạch bảo vệ, chuyển điện áp cao vô tình xuống đất.

• Yêu cầu làm mát: Đảm bảo luồng không khí tối thiểu 80 LFPM trên bo mạch để làm mát thích hợp.

• Bảo vệ ESD: Xử lý bo mạch theo các biện pháp phòng ngừa ESD.

3. Thủ tục thay thế

Cảnh báo an toàn:

• CẢNH BÁO: Để tránh bị điện giật, hãy tắt nguồn hệ thống truyền động và sử dụng thiết bị kiểm tra điện áp cao để xác minh rằng các mạch đã được ngắt điện trước khi chạm vào.

• THẬN TRỌNG: Để ngăn ngừa hư hỏng linh kiện do tĩnh điện gây ra, hãy xử lý tất cả các bo mạch bằng kỹ thuật xử lý nhạy cảm với tĩnh điện. Đeo dây nối đất và bảo quản các bảng trong túi chống tĩnh điện.

Tháo bảng cũ:

1. Xác minh Tắt nguồn: Đảm bảo hệ thống truyền động đã được ngắt điện hoàn toàn.

2. Open Cabinet Door: Mở cửa tủ ổ đĩa. Sử dụng thiết bị kiểm tra điện áp cao để xác minh các mạch đã được ngắt điện.

3. Ngắt kết nối: Ngắt kết nối tất cả các kết nối điện (bao gồm cả đầu nối đầu ra PXPL và đầu nối đầu vào P1).

4. Tháo vít: Nới lỏng sáu vít gắn bằng bánh cóc và ổ cắm/tuốc nơ vít.

5. Thu thập phần cứng: Khi các vít được tháo ra, hãy bắt các vòng đệm và vòng đệm hình sao. Lưu ý rằng vòng đệm hình sao được ghép nối với các giá đỡ bằng kim loại.

6. Tháo bảng: Cẩn thận tháo bảng cũ.

Cài đặt bảng mới:

1. Định vị bảng mới: Đặt bảng mới theo đúng hướng trên (các) IGCT, đảm bảo căn chỉnh các kết nối với cả hai IGCT.

2. Lắp vít: Cố định bo mạch bằng 6 vít, giá đỡ và vòng đệm hình sao.

3. Siết chặt các vít: Siết chặt các vít để giữ bảng cố định ở đúng vị trí.

4. Kiểm tra vòng đệm: Đảm bảo vòng đệm hình sao bằng kim loại được đặt trên bề mặt kim loại chứ không phải bảng nhựa. Các chốt kim loại và vòng đệm hình sao tạo thành một mạch bảo vệ, chuyển điện áp cao vô tình xuống đất.

5. Kết nối lại kết nối: Kết nối lại tất cả các kết nối điện.

6. Khôi phục nguồn: Đóng cửa tủ và khôi phục nguồn điện cho hệ thống.