IS200SCNVG1A là Bảng mạch giao diện bộ chuyển đổi SCR-Diode được thiết kế bởi General Electric (GE) cho Bộ chuyển đổi SCR-Diode Innovation Series™. Bo mạch này là phiên bản tiêu chuẩn trong dòng SCNV, chủ yếu được sử dụng cho các nguồn 6 xung trong các thiết bị độc lập 1800 amp và 1000 amp. Mỗi bảng điều khiển ba SCR (66 mm hoặc nhỏ hơn). Bảng này không được sử dụng để điều khiển các SCR song song từ cùng một bảng.
Bo mạch IS200SCNVG1A được đặt giữa giá điều khiển và cầu nguồn, đóng vai trò là giao diện tín hiệu quan trọng và giai đoạn trình điều khiển. Nó nhận tín hiệu điều khiển từ Bảng giao diện cầu IS200BIC, cách ly và khuếch đại chúng, đồng thời điều khiển SCR và IGBT phanh động (DB) tùy chọn. Bảng mạch tích hợp nhiều mạch phản hồi khác nhau, bao gồm cảm biến dòng điện đầu vào, phản hồi điện áp giữa các đường dây, phản hồi điện áp liên kết DC và phản hồi DB IGBT VCE, cung cấp thông tin trạng thái hoạt động toàn diện cho hệ thống điều khiển.
Các tính năng chính của IS200SCNVG1A bao gồm:
Truyền động 6 xung: Thích hợp cho bộ chuyển đổi điốt SCR 6 xung, điều khiển ba SCR trên mỗi bo mạch.
Nhiều phản hồi: Cung cấp cảm biến dòng điện đầu vào ba pha, hai phản hồi điện áp nối dây, phản hồi điện áp liên kết DC và phản hồi DB IGBT VCE.
Hỗ trợ phanh động: Mạch điều khiển cổng DB IGBT tùy chọn và phát hiện lỗi nhiệt độ.
Cách ly điện: Mạch điều khiển và phản hồi sử dụng cách ly điện và quang để đảm bảo an toàn.
Điều khiển kích hoạt cổng: Bật/tắt cổng điều khiển tín hiệu DRVP5 và NDRPC.
Bộ nhớ ID trên bo mạch: Bộ nhớ chỉ đọc nối tiếp lưu trữ thông tin nhận dạng và sửa đổi bo mạch.
Tạo nhiều nguồn điện: Chín nguồn điện riêng biệt được tạo ra từ đầu vào xoay chiều 18,4 V thông qua máy biến áp trên bo mạch.
Không có thành phần nào do người dùng điều chỉnh: Bảng mạch không có đèn LED, cầu chì, điểm kiểm tra của người dùng hoặc phần cứng có thể điều chỉnh.
Bo mạch được gắn vào khe 6 của giá bo mạch Dòng Đổi mới và kết nối với Bảng nối đa năng Bộ điều khiển IS200CABP thông qua đầu nối P1. Nó có sáu đầu nối phích cắm để giao tiếp với bộ điều khiển cổng, liên kết DC và bộ chuyển đổi dòng điện.
Cảnh báo an toàn quan trọng: Bảng mạch có bốn điểm kiểm tra (TP1-TP4) chỉ dành cho mục đích kiểm tra kỹ thuật. Người dùng không được truy cập vào các điểm kiểm tra này! Điện áp cao (575 V ac hoặc 900 V dc) hiện diện trên các điểm kiểm tra này.
II. Chức năng chính
Các chức năng chính của IS200SCNVG1A bao gồm nhưng không giới hạn ở những chức năng sau:
1. Trình điều khiển cổng SCR
Bảng IS200SCNVG1A cung cấp ba mạch điều khiển cổng SCR cách ly riêng cho các pha A, B và C. Mỗi mạch sử dụng cùng một mô-đun lai như mạch điều khiển cổng DB nhưng ở một cấu hình khác. Mạch điều khiển cổng SCR chuyển đổi giữa VCC (22 V) và VEE (0 V) để cung cấp dòng điện cổng. Không có lỗi trình điều khiển cổng SCR nào được báo cáo trên bảng này.
2. Trình điều khiển cổng IGBT phanh động (DB)
Mạch điều khiển cổng DB IGBT tùy chọn được sử dụng để hãm động. Mạch này bao gồm một mô-đun điều khiển cổng lai được cách ly về mặt quang học và một số thành phần riêng biệt. Mô-đun chuyển đổi điện áp từ cổng tới bộ phát IGBT giữa VCC (+15 V) và VEE (-7,5 V).
Hai loại lỗi có thể được tạo ra bởi mạch này:
Lỗi giải phóng: Được tạo khi IGBT được lệnh bật và VCE vượt quá 10 V trong 4 micro giây hoặc lâu hơn. Khi xảy ra lỗi giảm bão hòa, mô-đun sẽ giảm từ từ VGE cho đến khi IGBT TẮT (tắt mềm).
Lỗi thiếu điện áp cung cấp trình điều khiển: Được tạo khi điện áp giữa VCC và VEE giảm xuống dưới 16 V.
Các lỗi này được ORed cùng nhau và được ghép quang trở lại logic điều khiển. Các lỗi này là nhất thời và phải được chốt bằng mạch xử lý lỗi theo dõi lỗi thông qua P1 (việc này được thực hiện trên bo mạch BIC).
3. Kiểm soát kích hoạt cổng
Tín hiệu DRVP5 và NDRPC từ bảng BIC được sử dụng để tắt/bật cổng. DRVP5 phải ở mức cao (+5 V) và NDRPC phải ở mức thấp (DCOM) để bật cổng. Ổ đĩa cổng bị vô hiệu hóa khi DRVP5 ở mức thấp hoặc NDPRC ở mức cao.
4. Tắt phản hồi hiện tại
Dòng điện pha đầu ra được theo dõi bằng cách lấy tín hiệu đầu ra Bộ tạo dao động điều khiển điện áp (VCO) từ điện áp rơi trên shunt pha. Điện áp này được khuếch đại và sau đó được truyền tới mạch VCO. VCO có dải tần 0-2 MHz và mạch bị lệch sao cho ở mức 0, đầu ra danh định là 1 MHz. Điện áp shunt ±400 mV được chuyển đổi thành thay đổi ±800 kHz ở tần số đầu ra VCO. Đầu ra của VCO được ghép nối quang học với giao diện trình điều khiển vi sai với logic điều khiển.
5. Phản hồi điện áp giữa các đường dây
Bảng mạch cung cấp hai mạch phản hồi điện áp đường dây riêng biệt cho VAB và VBC. Điện áp giữa các pha đầu vào được giám sát bằng cách lấy hai tín hiệu VCO, VAB và VBC, từ các kết nối song song pha đầu vào. Các mạch này chia sẻ nguồn điện và bộ tạo dao động đồng hồ với các mạch phản hồi song song pha B và C. Các VCO có dải tần 0-2 MHz và mạch bị sai lệch sao cho điện áp giữa các đường dây bằng 0 tạo ra đầu ra danh định là 976,8 kHz. Sự thay đổi ±1 V ở điện áp giữa các đường dây sẽ dẫn đến sự thay đổi tần số đầu ra là ±959,58 Hz. Đầu ra của VCO được ghép nối quang học với logic điều khiển. Các mạch phản hồi điện áp giữa các dây có bộ lọc đầu vào có tần số ngắt là 17,46 kHz.
6. Phản hồi điện áp liên kết DC
Bảng mạch cung cấp một mạch phản hồi điện áp liên kết DC bị cô lập. Mạch này chia sẻ nguồn điện của nó với mạch phản hồi DB IGBT VCE và được tham chiếu đến liên kết DC âm (giống như bộ phát DB IGBT). Đầu vào liên kết DC dương được đưa vào mạch VCO thông qua bộ suy giảm điện trở. VCO có dải đầu ra là 0-2 MHz. Đầu vào được chia tỷ lệ sao cho vôn liên kết 0-1197,5 V tương ứng với 0-2 MHz. Đầu ra của VCO được ghép nối quang học với logic điều khiển. Mạch phản hồi điện áp liên kết DC có bộ lọc đầu vào có tần số ngắt là 10,03 kHz.
7. Phản hồi DB IGBT VCE
Nếu được trang bị tùy chọn DB, bo mạch sẽ cung cấp một mạch phản hồi DB IGBT VCE riêng biệt. Nó chia sẻ nguồn điện với mạch phản hồi điện áp liên kết DC và được tham chiếu đến bộ phát DB IGBT (giống như liên kết DC âm). Đầu vào bộ thu DB IGBT được đưa vào mạch VCO thông qua bộ suy giảm điện trở. VCO có dải đầu ra là 0-2 MHz. Đầu vào được chia tỷ lệ sao cho 0-1197,5 V tương ứng với 0-2 MHz. Đầu ra của VCO được ghép nối quang học với logic điều khiển. Mạch này có bộ lọc đầu vào có tần số ngắt là 10,03 kHz.
8. Phát hiện lỗi nhiệt độ DB
Nếu được trang bị tùy chọn DB, bo mạch sẽ cung cấp mạch phát hiện lỗi nhiệt độ DB. Nguồn điện 15 V cách ly (P15T) được sử dụng làm nguồn điện. Tín hiệu DBTF được sử dụng để thông báo các lỗi nhiệt độ DB trên bo mạch BIC. Trong điều kiện bình thường (không có lỗi), tiếp điểm bộ điều chỉnh nhiệt được cung cấp bên ngoài đóng lại và 12 mA chạy vào bộ ghép quang, khiến DBTF ở mức thấp. Khi xảy ra lỗi (nhiệt độ tản nhiệt DB ≥ ngưỡng bộ điều nhiệt), tiếp điểm bộ điều nhiệt sẽ mở ra và không có dòng điện đầu vào nào chạy vào bộ ghép quang, khiến DBTF ở mức cao.
9. Phát điện cung cấp
Bo mạch nhận được nguồn điện điều chỉnh +5 V dc (P5) và DCOM, cộng với đầu vào sóng vuông 18,4 V ac, 25 kHz (VAC1 và VAC2) thông qua đầu nối P1 từ bảng nối đa năng. Chín nguồn cung cấp điện cách ly được lấy từ phần thứ cấp của bốn máy biến áp:
| của máy biến áp |
thuật mục đích cung cấp điện |
Đặc điểm kỹ |
| T1 |
Ổ đĩa cổng SCR giai đoạn A |
Cách ly +22,5 V, nửa sóng, tham chiếu đến bus DC dương, không được kiểm soát ±10%, tối đa 1 A |
| T1 |
Phản hồi Shunt giai đoạn A |
Bị cô lập +12/-12/+5 V, toàn sóng, tham chiếu đến phía cầu của shunt A, không được kiểm soát (ngoại trừ 5V), ±10%, tối đa 100 mA |
| T2 |
Ổ đĩa cổng SCR giai đoạn B |
Cách ly +22,5 V, nửa sóng, tham chiếu đến bus DC dương, không được kiểm soát ±10%, tối đa 1 A |
| T2 |
Phản hồi Shunt giai đoạn B/Phản hồi VAB |
Bị cô lập +12/-12/+5 V, toàn sóng, tham chiếu đến phía cầu của shunt B, không được kiểm soát (ngoại trừ 5V), ±10%, tối đa 100 mA |
| T3 |
Ổ đĩa cổng SCR giai đoạn C |
Cách ly +22,5 V, nửa sóng, tham chiếu đến bus DC dương, không được kiểm soát ±10%, tối đa 1 A |
| T3 |
Phản hồi Shunt giai đoạn C/Phản hồi VBC |
Bị cô lập +12/-12/+5 V, toàn sóng, tham chiếu đến phía cầu của shunt C, không được kiểm soát (ngoại trừ 5V), ±10%, tối đa 100 mA |
| T4 |
Ổ đĩa cổng DB IGBT |
Bị cô lập +15/-7,5 V, nửa sóng, tham chiếu đến bộ phát DB IGBT (= bus DC âm), không được kiểm soát ±5%, tối đa 1 A |
| T4 |
Điện áp liên kết DC/DB VCE Phản hồi |
Bị cô lập +12/-12/+5 V, toàn sóng, tham chiếu đến bus DC âm (= bộ phát DB IGBT), không được kiểm soát (ngoại trừ 5V), ±10%, tối đa 100 mA |
| T4 |
Lỗi nhiệt độ DB |
Bị cô lập +15 V, nửa sóng, không được kiểm soát ±10% |
10. Bộ nhớ ID trên bo mạch
Bo mạch IS200SCNVG1A có thiết bị bộ nhớ chỉ đọc nối tiếp được lập trình sẵn với thông tin nhận dạng và sửa đổi bảng. Thông tin này có thể truy cập được thông qua dòng dữ liệu BRDID trên đầu nối P1, tạo điều kiện cho hệ thống tự động nhận dạng loại bảng và bản sửa đổi.
III. Ứng dụng hệ thống
1. Ứng dụng trong Bộ chuyển đổi SCR-Diode Series Đổi mới
IS200SCNVG1A là bảng giao diện quan trọng kết nối các mạch điều khiển và mạch nguồn trong Bộ chuyển đổi SCR-Diode Series Đổi mới. Vai trò của nó trong hệ thống bao gồm:
Điều khiển cổng SCR: Cô lập và khuếch đại tín hiệu điều khiển cổng từ bảng BIC để điều khiển SCR ba pha.
Kiểm soát phanh động: Bộ truyền động DB IGBT tùy chọn để tiêu tán năng lượng tái tạo.
Phản hồi trạng thái: Cung cấp thông tin trạng thái hoạt động toàn diện (dòng điện, điện áp, VCE, nhiệt độ) cho hệ thống điều khiển thông qua nhiều mạch phản hồi.
Bảo vệ lỗi: Phát hiện sự bão hòa DB IGBT, lỗi cung cấp điện áp thấp và lỗi quá nhiệt, báo cáo kịp thời cho hệ thống điều khiển.
2. Các kịch bản ứng dụng điển hình
Bộ chỉnh lưu công suất cao: Được sử dụng trong các bộ nguồn chỉnh lưu công suất cao trong công nghiệp.
Bộ điều khiển tần số biến đổi AC: Đóng vai trò là giao diện điều khiển trong bộ chuyển đổi SCR 6 xung.
Bộ truyền động động cơ DC: Được sử dụng để điều khiển tốc độ động cơ DC.
Hệ thống năng lượng tái tạo: Ứng dụng trong các bộ chuyển đổi năng lượng gió và phát điện quang điện.
Hệ thống lực kéo vận tải đường sắt: Điều khiển SCR trong bộ chuyển đổi lực kéo.
IV. Mô tả giao diện chi tiết
1. Đầu nối SAPL (Sunt pha A)
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
ASHL |
Phía dòng AC của Shunt (A-) |
| 2 |
ACOM |
Phía cầu Shunt (A+) |
2. Đầu nối SBPL (Sunt pha B)
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
BSHL |
Phía dòng AC của Shunt (B-) |
| 2 |
BCOM |
Phía cầu Shunt (B+) |
| 3 |
NC |
Chưa kết nối |
3. Đầu nối SCPL (Sunt pha C)
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
CSHL |
Phía dòng AC của Shunt (C-) |
| 2 |
CCOM |
Phía cầu Shunt (C+) |
| 3 |
NC |
Chưa kết nối |
| 4 |
NC |
Chưa kết nối |
4. Đầu nối SPL (Ổ đĩa cổng SCR)
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
GC |
Cổng SCR giai đoạn C |
| 2 |
CDCOM |
Cực âm SCR pha C |
| 3 |
NC |
Chưa kết nối |
| 4 |
GB |
Cổng SCR giai đoạn B |
| 5 |
BDCOM |
Cực âm SCR pha B |
| 6 |
NC |
Chưa kết nối |
| 7 |
NC |
Chưa kết nối |
| 8 |
GA |
Cổng SCR giai đoạn A |
| 9 |
ADCOM |
Cực âm SCR pha A |
5. Đầu nối DPL (Ổ đĩa cổng DB, Tùy chọn)
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
DBTP |
Nhiệt độ DB dương |
| 2 |
DBTN |
Nhiệt độ DB âm |
| 3 |
NC |
Chưa kết nối |
| 4 |
NC |
Chưa kết nối |
| 5 |
DBP15 |
+15 V PS cho Ổ đĩa cổng DB |
| 6 |
DBN7 |
-7,5 V PS cho ổ đĩa cổng DB |
| 7 |
NC |
Chưa kết nối |
| 8 |
DBE |
Bộ phát DB IGBT |
| 9 |
DBG |
Cổng DB IGBT |
| 10 |
NC |
Chưa kết nối |
| 11 |
NC |
Chưa kết nối |
| 12 |
DBC |
Bộ sưu tập DB IGBT |
6. Đầu nối DCPL (Điện áp DC Link, không được sử dụng nếu không có tùy chọn DB)
| pin |
danh pháp |
Mô tả |
| 1 |
DCP |
Liên kết DC tích cực |
| 2 |
NC |
Chưa kết nối |
| 3 |
NC |
Chưa kết nối |
| 4 |
NC |
Chưa kết nối |
| 5 |
NC |
Chưa kết nối |
| 6 |
DBCOM |
Liên kết DC tiêu cực |
7. Tín hiệu chính của đầu nối bảng nối đa năng P1
| Tín hiệu |
Mô tả |
| VAC1/VAC2 |
Đầu vào nguồn sóng vuông 18,4 V ac, 25 kHz |
| P5 |
Nguồn điện kỹ thuật số +5 V dc |
| DCOM |
Trở về nguồn kỹ thuật số +5 V dc (phổ biến) |
| DRVP5 |
Kích hoạt cổng (hoạt động cao) |
| NDRPC |
Kích hoạt cổng (hoạt động ở mức thấp) |
| NVC |
Phản hồi điện áp liên kết DC |
| NVDBCE |
Phản hồi VCE phanh động |
| DBF |
Lỗi phanh động |
| DBTF |
Lỗi nhiệt độ phanh động |
| NAD |
Ổ đĩa cổng SCR giai đoạn A |
| NBD |
Ổ đĩa cổng SCR giai đoạn B |
| bệnh không lây nhiễm |
Ổ đĩa cổng SCR giai đoạn C |
| NASFB |
Phản hồi shunt pha A (hiện tại) |
| NBSFB |
Phản hồi shunt pha B (hiện tại) |
| NCSFB |
Phản hồi shunt pha C (hiện tại) |
| NVAB |
Phản hồi điện áp đường dây VAB |
| NVBC |
Phản hồi điện áp đường dây VBC |
| BRD_ID |
Dòng nhận dạng bảng nối tiếp |
| I24/I24_COM |
Nguồn điện 24 V dc cách ly (dành cho rơle khách hàng) |
V. Lắp đặt và thay thế
1. Vị trí lắp đặt
Bo mạch IS200SCNVG1A lắp vào khe 6 của giá bo mạch Dòng Đổi mới và kết nối với đầu nối J15 của bảng nối đa năng CABP qua P1.
2. Thủ tục thay thế
Cảnh báo an toàn:
CẢNH BÁO: Để tránh bị điện giật, hãy tắt nguồn điện của hệ thống truyền động và làm theo tất cả quy trình Khóa/Gắn thẻ ngoài cục bộ.
THẬN TRỌNG: Sử dụng thiết bị kiểm tra an toàn được thiết kế cho điện áp cao để xác nhận các mạch đã được ngắt điện trước khi chạm vào.
CẢNH BÁO: Có điện áp cao (575 V ac hoặc 900 V dc) trên bo mạch này. Cần hết sức thận trọng.
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.
Các bước loại bỏ:
Xác minh Tắt nguồn: Đảm bảo hệ thống truyền động đã được ngắt điện hoàn toàn.
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.
Xóa bảng cũ:
Nới lỏng các vít ở phía trên và phía dưới bo mạch gần các tab đẩy (vít bị cố định, không được tháo ra).
Tháo bảng bằng cách nâng các tab đẩy lên.
Nhẹ nhàng kéo tấm ván thẳng ra khỏi giá bằng cả hai tay.
Cài đặt bảng mới:
Chèn bảng: Trượt bảng mới vào đúng khe (khe 6) dọc theo các thanh dẫn.
Ván ngồi: Sử dụng ngón tay cái, ấn mạnh đồng thời vào mặt trên và mặt dưới của ván để đặt nó vào vị trí ban đầu.
Siết chặt các vít: Lần lượt siết đều các vít trên và dưới để đảm bảo bo mạch được đặt vuông góc.
Khôi phục nguồn: Đóng cửa tủ và khôi phục nguồn điện cho hệ thống.
