Bảng kích hoạt IGD A5E00714561 A5EOO714561 Với hai mô-đun FS300R12KE3-S1 FS300R12KE3S1 FS3OOR12KE3-S1

Siemens A5E00714561 | SINAMICS IGD2/R4 480V/380A Bo mạch điều khiển cổng — Khối nguồn IGBT cho bộ phận biến tần ổ đĩa AC

Số hiệu bộ phận: A5E00714561

Tham chiếu nội bộ GWE: GWE:A5E00714561

Nhà sản xuất: Siemens AG — Gerätewerk Erlangen (GWE), Đức 

Tổng quan

A5E00714561 là bo mạch điều khiển cổng IGD2/R4 480V/380A cho các ổ đĩa khung SINAMICS của Siemens — khối nguồn hoàn chỉnh kết hợp Bộ điều khiển cổng IGBT thế hệ thứ hai (IGD2) với mô-đun IGBT FS300R12KE3-S1.

Đây không phải là bo mạch logic hay bo mạch tín hiệu. Đây là bộ phận mà tất cả dòng điện động cơ chạy qua.

Ở mức 380A và 480V, A5E00714561 phục vụ các Mô-đun Động cơ ổ đĩa khung SINAMICS G120 và G150 trong phân khúc công suất 160–200 kW.

Các ổ đĩa này xuất hiện trong các ứng dụng công nghiệp hoạt động liên tục nặng nhất: máy bơm xử lý nước lớn chạy 24 giờ một ngày, quạt nhà máy xi măng hoạt động dưới tải bụi nặng, băng tải khai thác mỏ chở tải định mức đầy đủ trong nhiều giờ, và máy nén công nghiệp không bao giờ dừng.

Chu kỳ hoạt động và mức dòng điện ở phạm vi công suất này đẩy cả mô-đun IGBT và bộ điều khiển cổng đến giới hạn thiết kế của chúng — làm cho chất lượng giao diện nhiệt, độ chính xác của thời gian điều khiển cổng và độ tin cậy của mạch bảo vệ quá dòng đều rất quan trọng đối với hoạt động bền vững.

Tiền tố GWE trong tham chiếu nội bộ của bo mạch xác định việc sản xuất tại nhà máy Gerätewerk Erlangen của Siemens — chỉ định sản xuất nội bộ của Siemens cho các cụm khối nguồn.

Nó phân biệt các bo mạch này với các mô-đun IGBT có nguồn gốc thương mại và xác nhận việc lắp ráp mạch điều khiển cổng ở cấp nhà máy phù hợp với thiết bị IGBT cụ thể.

Thông số kỹ thuật chính

Bo mạch điều khiển cổng — Ba chức năng quan trọng

Bo mạch IGD2 đạt được danh hiệu "bộ điều khiển cổng" từ chức năng chính của nó: tạo ra các xung cổng PWM để chuyển mạch các transistor IGBT. Nhưng bo mạch thực hiện thêm hai chức năng quan trọng không kém đối với tính toàn vẹn của hệ thống.

Tạo điều khiển cổng. Bộ điều khiển SINAMICS tạo ra các lệnh chuyển mạch trừu tượng — khi nào mỗi IGBT nên bật hoặc tắt, ở tần số sóng mang nào, ở chu kỳ hoạt động nào.

IGD2 dịch các lệnh này thành các xung điện áp cổng vật lý phù hợp với yêu cầu đầu vào của FS300R12KE3-S1.

Dòng cổng, thời gian tăng và điện áp cổng đỉnh đều được đặt bởi các điện trở cổng và IC điều khiển của IGD2, được chọn đặc biệt cho thiết bị IGBT này. Sử dụng bộ điều khiển cổng được hiệu chuẩn cho một IGBT khác và tốc độ chuyển mạch sẽ thay đổi — có khả năng gây ra tổn thất chuyển mạch tăng lên, ứng suất dV/dt cao hơn trên cuộn dây động cơ, hoặc bảo vệ quá dòng tuân thủ không đầy đủ.

Đo dòng điện động cơ. Mô-đun FS300R12KE3-S1 bao gồm các cảm biến dòng điện tích hợp.

Bo mạch IGD2 xử lý các đầu ra cảm biến này và báo cáo dòng điện pha đã đo trở lại Bộ điều khiển trong mỗi chu kỳ chuyển mạch. 

Đo dòng điện thời gian thực này là đầu vào cho thuật toán điều khiển vector SINAMICS — cơ sở để điều chỉnh mô-men xoắn, điều khiển tốc độ và bảo vệ động cơ. Kênh đo dòng điện bị suy giảm ảnh hưởng đến cả ba.

Bảo vệ quá bão hòa. Khi bất kỳ IGBT nào không vào trạng thái bật điện trở thấp — cho biết thiết bị không thể xử lý dòng điện được lệnh — mạch phát hiện quá bão hòa của IGD2 phản ứng trong micro giây, triệt tiêu tất cả các xung cổng trước khi IGBT có thể bị phá hủy do tiêu tán công suất quá mức. Ở mức 380A, ngay cả một điều kiện quá bão hòa ngắn mà không có bảo vệ cũng sẽ gây ra lỗi IGBT thảm khốc.

FS300R12KE3-S1 ở mức 380A — Giảm định mức và Biên độ nhiệt

FS300R12KE3-S1 có định mức dòng điện 300A, nhưng cụm A5E00714561 có định mức 380A.

Đây không phải là mâu thuẫn — định mức 300A là dòng điện collector liên tục tối đa tuyệt đối của thiết bị ở nhiệt độ vỏ định mức của mô-đun (thường là 125°C), trong khi định mức ổ đĩa 380A áp dụng cho điều kiện hoạt động của ổ đĩa khung SINAMICS ở nhiệt độ môi trường định mức với hệ thống làm mát của ổ đĩa duy trì nhiệt độ tấm đế mô-đun thấp hơn nhiều so với giới hạn đó.

Ở nhiệt độ vỏ hoạt động thực tế trong khung SINAMICS, FS300R12KE3-S1 có thể duy trì 380A liên tục trong khi vẫn nằm trong vùng hoạt động an toàn của nó.

Quản lý nhiệt của ổ đĩa — diện tích tản nhiệt, luồng quạt làm mát bằng khí cưỡng bức và giới hạn nhiệt độ môi trường — được thiết kế đặc biệt để giữ mô-đun trong vùng hoạt động này.

Câu hỏi thường gặp

Q1: Ổ đĩa SINAMICS hiển thị F30021 (quá dòng IGBT) ngay lập tức khi lệnh chạy mà không có cáp đầu ra được kết nối. Nghi ngờ A5E00714561. Các bước chẩn đoán nào xác nhận điều này trước khi đặt hàng bộ phận thay thế?

F30021 khi lệnh chạy mà không có cáp đầu ra loại trừ lỗi cáp hoặc động cơ là nguyên nhân. Không có tải bên ngoài, bất kỳ dòng điện nào mà ổ đĩa nhìn thấy đều là giả — được tạo ra bởi IGBT bị lỗi (dẫn khi không nên) hoặc do lỗi đo dòng điện trên IGD2.

Đo điện trở DC giữa từng cặp đầu cuối đầu ra với bus DC đã xả.

Điện trở rất thấp giữa bất kỳ hai đầu cuối đầu ra nào cho thấy IGBT bị ngắn mạch trong A5E00714561. 

Nếu kiểm tra điện trở bình thường, lỗi nằm ở mạch đo dòng điện của bo mạch IGD2.

Q2: A5E00714561 được mô tả là "bo mạch điều khiển cổng". Bo mạch này có chứa bất kỳ dữ liệu tham số ổ đĩa nào cần sao lưu trước khi tháo ra không?

Không. A5E00714561 không lưu trữ bất kỳ tham số ổ đĩa nào. Tất cả dữ liệu tham số SINAMICS đều nằm trên Bộ điều khiển (CU320 hoặc tương tự).

A5E00714561 chỉ chứa mạch điều khiển cổng và mô-đun IGBT — không có bộ nhớ không khả biến. 

Việc tháo và thay thế bo mạch không yêu cầu sao lưu tham số. Sau khi lắp đặt, ổ đĩa đọc tham số của nó từ CU và tiếp tục hoạt động bình thường.

Q3: Bộ phận kế nhiệm A5E36717799 có sẵn. Nó có thể được lắp đặt trực tiếp vào ổ đĩa SINAMICS ban đầu có A5E00714561 không?

A5E36717799 là bộ phận kế nhiệm được Siemens chỉ định cho cùng các ứng dụng ổ đĩa và được thiết kế để thay thế tại hiện trường.

Đối với hầu hết các ổ đĩa khung SINAMICS G120 và G150 trong phạm vi công suất áp dụng, bộ phận kế nhiệm được lắp đặt ở cùng vị trí với các kết nối giao diện giống nhau. 

Tuy nhiên, phần mềm của ổ đĩa phải được xác nhận tương thích với dữ liệu nhận dạng của bo mạch IGD2 thế hệ mới — một số ổ đĩa sản xuất rất sớm có thể yêu cầu cập nhật phần mềm để nhận dạng chính xác bo mạch kế nhiệm.

Kiểm tra trạng thái sản xuất của ổ đĩa từ bảng định mức của nó trước khi lắp đặt.

Q4: Ổ đĩa SINAMICS đã chạy A5E00714561 trong tám năm ở tải gần đầy trong nhiệt độ môi trường 38°C. Có nên thay thế chủ động trước khi xảy ra lỗi không?

Ở tải gần đầy và nhiệt độ môi trường cao, cả chu kỳ nhiệt của mô-đun IGBT và quá trình lão hóa linh kiện của bo mạch điều khiển cổng đều hoạt động ở giới hạn trên của phạm vi thiết kế của chúng.

Sau tám năm hoạt động liên tục nặng nhọc, việc thay thế chủ động trong thời gian ngừng bảo trì theo kế hoạch là một chiến lược hợp lý.

Các linh kiện dễ hỏng nhất ở tuổi thọ dịch vụ này là các quang điện tử điều khiển cổng, các kết nối dây liên kết của mô-đun IGBT (bị ứng suất bởi chu kỳ nhiệt) và các tụ điện bypass trên các đường điện áp cổng.

Việc thay thế theo kế hoạch loại bỏ rủi ro lỗi không theo kế hoạch vào thời điểm tồi tệ nhất.

Q5: A5E00714561 được phát hiện có bộ điều khiển cổng bị lỗi cho một vị trí IGBT. Có thể thay thế bộ điều khiển cổng cụ thể này ở cấp bo mạch thay vì thay thế toàn bộ cụm không?

Việc sửa chữa bo mạch của bộ điều khiển cổng IGD2 về mặt kỹ thuật là khả thi đối với các công ty sửa chữa ổ đĩa chuyên nghiệp có kinh nghiệm về SINAMICS IGD2.

Các IC điều khiển cổng cho từng vị trí IGBT là các linh kiện tiêu chuẩn có thể được xác định và thay thế. 

Tuy nhiên, việc sửa chữa phải bao gồm kiểm tra chức năng của tất cả sáu kênh cổng trong điều kiện chuyển mạch ổ đĩa mô phỏng — không chỉ kiểm tra liên tục tĩnh. 

Mô-đun IGBT cũng nên được kiểm tra xem có bất kỳ hư hỏng oxit cổng nào có thể xảy ra do lỗi bộ điều khiển không.

Một công ty sửa chữa cung cấp chứng nhận kiểm tra chức năng đầy đủ sẽ được ưu tiên hơn một công ty chỉ thực hiện thay thế linh kiện.