SIEMENS 430/440 INVERTER/CONVERTER SCR ตราดบอร์ด TDB BOARD A5E02822120 A5EO282212O

Siemens A5E02822120 | TDB Rectifier Trigger Board — 480V AC/DC Thyristor Drive Board for Converter Module

หมายเลขชิ้นส่วน: A5E02822120

ผู้ผลิต: Siemens AG (เยอรมนี)

ประเภทผลิตภัณฑ์: TDB — Thyristor Drive Board / Rectifier Trigger Board (แผงวงจร PCB ที่ประกอบแล้ว)

ตระกูลผลิตภัณฑ์: ซีรีส์ SINAMICS G120 / S120 converter และ chassis drive

ภาพรวม

A5E02822120 คือ TDB (Thyristor Drive Board / Trigger Drive Board) — แผงวงจรทริกเกอร์ของเรกติไฟเออร์สำหรับชุดโมดูลคอนเวอร์เตอร์ Siemens SINAMICS G120 และ S120 หน้าที่ของมันคือการสร้างและกระจายพัลส์การจุดระเบิดของเกตสำหรับอุปกรณ์ thyristor (SCR) ในส่วนอินพุตของเรกติไฟเออร์ของไดรฟ์

ในระดับสถาปัตยกรรมไดรฟ์ SINAMICS นี้ โมดูลคอนเวอร์เตอร์จะแปลงแหล่งจ่ายไฟสามเฟส 480V AC ที่เข้ามาให้เป็นแรงดันไฟฟ้า DC bus ซึ่งเป็นแหล่งจ่ายไฟให้กับส่วนอินเวอร์เตอร์ A5E02822120 คือแผงวงจรควบคุมที่สั่งให้ thyristor แต่ละตัวในสะพานเรกติไฟเออร์ทำงานเมื่อใด

การระบุ "TDB" ปรากฏบนฉลากของบอร์ดเองและในเอกสารของ Siemens — ย่อมาจาก Thyristor Drive Board ซึ่งระบุวัตถุประสงค์หลักของบอร์ดภายในสถาปัตยกรรมแปลงพลังงานของไดรฟ์

TDB แตกต่างจากแผงวงจรขับเกต IGBT (ซีรีส์ IGD) ที่ควบคุมส่วนเอาต์พุตของอินเวอร์เตอร์: บอร์ด IGD จัดการการสลับ PWM อย่างรวดเร็วของกระแสไฟมอเตอร์ ในขณะที่ TDB จัดการการสลับ thyristor ที่ช้ากว่าและซิงโครไนซ์เฟสของอินพุตเรกติไฟเออร์

A5E02822120 เป็นส่วนหนึ่งของตระกูลบอร์ดที่รวมถึง A5E02822121 และรุ่นย่อยต่างๆ

บอร์ดเหล่านี้ให้บริการการกำหนดค่าโมดูลคอนเวอร์เตอร์ที่แตกต่างกันภายในช่วง SINAMICS ครอบคลุมการใช้งานไดรฟ์แบบแชสซีที่มีกำลังสูงตั้งแต่ประมาณ 90 kW ถึง 250 kW ซึ่งเรกติไฟเออร์อินพุตของไดรฟ์ใช้ thyristor สำหรับการแก้ไขแบบควบคุม

ข้อมูลจำเพาะหลัก

ฟังก์ชัน TDB — การควบคุมเรกติไฟเออร์ Thyristor

ไดรฟ์แบบแชสซี SINAMICS G120 และ S120 ในช่วงกำลังสูงใช้เรกติไฟเออร์ที่ควบคุมด้วย thyristor (SCR) ในส่วนคอนเวอร์เตอร์อินพุต แทนที่จะเป็นสะพานไดโอดแบบไม่ควบคุมธรรมดา

เรกติไฟเออร์ที่ควบคุมนี้ทำให้ไดรฟ์สามารถควบคุมการเพิ่มแรงดันไฟฟ้า DC bus ในระหว่างการชาร์จล่วงหน้า เพื่อให้สามารถสตาร์ทตัวเก็บประจุ DC bus อย่างนุ่มนวลโดยไม่เกิดความเสียหายจากกระแสไฟกระชาก และในการกำหนดค่าบางอย่าง เพื่อเปิดใช้งานการป้อนกลับพลังงานเบรกกลับไปยังแหล่งจ่ายไฟ AC

A5E02822120 TDB สร้างพัลส์การจุดระเบิดของเกตสำหรับ thyristors ในสะพานเรกติไฟเออร์นี้

มันจะตรวจสอบแรงดันไฟฟ้า AC สามเฟสอย่างต่อเนื่องเพื่อตรวจจับการข้ามศูนย์ — การอ้างอิงเฟสที่ใช้คำนวณมุมการจุดระเบิด

จากนั้นจะสร้างพัลส์เกตที่มุมการจุดระเบิดที่สั่งสำหรับตำแหน่ง thyristor แต่ละตำแหน่งในสะพานหกพัลส์ มุมการจุดระเบิดจะกำหนดว่าครึ่งรอบ AC ถูกแปลงเป็น DC มากน้อยเพียงใด: มุมการจุดระเบิดเล็ก (ใกล้กับการข้ามศูนย์) ให้เอาต์พุต DC สูงสุด ในขณะที่มุมการจุดระเบิดใหญ่ให้เอาต์พุต DC ลดลง

ระหว่างการทำงานปกติ TDB จะคงมุมการจุดระเบิดไว้ที่ค่าที่รักษาแรงดันไฟฟ้า DC bus ให้อยู่ในหน้าต่างการทำงานของไดรฟ์ SINAMICS

ระหว่างการชาร์จล่วงหน้า มุมการจุดระเบิดจะค่อยๆ ลดลงจากค่าสูงสุดไปสู่ค่าต่ำสุดเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า DC bus ในอัตราที่ควบคุมได้

ระหว่างเหตุการณ์การเบรกแบบสร้างพลังงาน (ในไดรฟ์ที่มีเรกติไฟเออร์แบบสร้างพลังงาน) มุมการจุดระเบิดจะเคลื่อนเข้าสู่บริเวณการกลับเฟส ทำให้พลังงาน DC bus ไหลกลับเป็น AC ไปยังแหล่งจ่ายไฟ

TDB Board ในสถาปัตยกรรมไดรฟ์ SINAMICS

สถาปัตยกรรมไดรฟ์แบบแชสซี SINAMICS G120 และ S120 แยกอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมออกเป็นหลายบอร์ด: หน่วยควบคุมหลัก (CU320 หรือเทียบเท่า), แผงวงจรควบคุมโมดูลกำลัง และ TDB สำหรับยูนิตที่ติดตั้งคอนเวอร์เตอร์ A5E02822120 อยู่ระหว่างขั้วต่อ AC และ DC bus ทำงานภายใต้คำสั่งจากแผงวงจรควบคุมระดับสูงกว่า

น้ำหนักของบอร์ด (~550 กรัม) สะท้อนถึงแผงวงจร PCB ที่มีส่วนประกอบที่จัดการกำลังไฟฟ้า — หม้อแปลงพัลส์สำหรับการแยกทางไฟฟ้าของพัลส์เกต thyristor, เครือข่ายตรวจจับการข้ามศูนย์สำหรับเฟสแหล่งจ่ายไฟทั้งสาม, ไอซีไดรเวอร์เกต และอิเล็กทรอนิกส์ควบคุมที่สร้างคำสั่งมุมการจุดระเบิดจากสัญญาณป้อนกลับแรงดันไฟฟ้า DC bus

การให้คะแนนซับสเตรต MV27 / UL 94V-0 ยืนยันว่าวัสดุ PCB ของบอร์ดตรงตามมาตรฐานสูงสุดในการจำแนกการเผาไหม้ในแนวตั้งของ UL

ในตู้ไดรฟ์ที่ thyristors กระแสสูง, ตัวเก็บประจุ DC bus และพัดลมระบายความร้อนใช้พื้นที่ปิด ซับสเตรต PCB ที่ไม่ลามไฟเป็นคุณสมบัติด้านความปลอดภัยแบบพาสซีฟที่สำคัญ

รุ่นบอร์ดที่เกี่ยวข้อง

A5E02822120 เป็นรุ่นพื้นฐานของตระกูลบอร์ด ชิ้นส่วนที่เกี่ยวข้องที่ปรากฏในเอกสารบริการ SINAMICS ได้แก่:

A5E02822121 — รุ่น TDB ที่เกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดสำหรับการกำหนดค่าโมดูลคอนเวอร์เตอร์ที่แตกต่างกันหรือสถานะการผลิตที่แก้ไขแล้ว

คำต่อท้าย A และ B ของ A5E02822121 ระบุการแก้ไขการผลิตเพิ่มเติมของการออกแบบพื้นฐานนี้

A5E02822104-001 — ชุดประกอบย่อยหรือบอร์ดรุ่นที่เกี่ยวข้องกับตระกูล TDB เดียวกัน เอกสารบริการบางส่วนอ้างอิงถึงการใช้งานไดรฟ์เดียวกัน

A5E01105817 — การ์ดจุดระเบิด SCR SINAMICS V50 ซึ่งทำหน้าที่จุดระเบิด thyristor ที่คล้ายกันในส่วนเรกติไฟเออร์ของแพลตฟอร์ม V50 ซึ่งแตกต่างจากตระกูล TDB ของ SINAMICS G120/S120

การยืนยันรุ่นที่ถูกต้องสำหรับการใช้งานเฉพาะต้องตรวจสอบหมายเลข A5E ที่แน่นอนของบอร์ดที่ติดตั้งกับเอกสารฮาร์ดแวร์ภายในของไดรฟ์

คำถามที่พบบ่อย

Q1: ไดรฟ์แชสซี SINAMICS G120 แสดงสัญญาณเตือนแรงดันไฟฟ้า DC bus ต่ำเกินไปทันทีที่สตาร์ท แรงดันไฟฟ้า AC ที่ขั้วต่ออินพุตของไดรฟ์ได้รับการยืนยันว่าปกติแล้ว A5E02822120 อาจเป็นสาเหตุหรือไม่?

แรงดันไฟฟ้า DC bus ต่ำเกินไปพร้อมกับแหล่งจ่ายไฟ AC ที่ยืนยันแล้ว ชี้ตรงไปที่ TDB หาก TDB ไม่สร้างพัลส์การจุดระเบิด thyristor ที่ถูกต้อง สะพาน SCR จะไม่แปลงแหล่งจ่ายไฟ AC และ DC bus จะไม่สามารถชาร์จได้

อีกทางหนึ่ง วงจรซิงโครไนซ์เฟสของ TDB อาจสูญเสียการล็อกกับความถี่แหล่งจ่ายไฟ สร้างพัลส์การจุดระเบิดในเวลาที่ไม่ถูกต้องและให้เอาต์พุต DC ที่แปลงแล้วต่ำมาก

ก่อนที่จะสรุปว่าบอร์ดเสียหาย ให้ตรวจสอบการเชื่อมต่อจากวงจรตรวจจับแรงดันไฟฟ้าแหล่งจ่ายไฟไปยัง TDB ว่าสมบูรณ์หรือไม่ — การเชื่อมต่อการตรวจจับที่เสียหายจะให้ผลลัพธ์เดียวกัน

Q2: บอร์ด A5E02822120 มีคะแนน MV27 / UL 94V-0 บนซับสเตรต PCB หมายความว่าอย่างไรในทางปฏิบัติสำหรับทีมบำรุงรักษาไดรฟ์อุตสาหกรรม?

UL 94V-0 เป็นการจำแนกสูงสุดในการทดสอบการเผาไหม้ในแนวตั้งของ UL คะแนน V-0 จะดับเองภายใน 10 วินาทีหลังจากเปลวไฟทดสอบแต่ละครั้ง โดยไม่มีหยดที่ติดไฟ

ในทางปฏิบัติสำหรับตู้ไดรฟ์ หมายความว่า PCB จะไม่ทำให้เกิดไฟไหม้หรือลุกลามไปยังส่วนประกอบข้างเคียงในกรณีที่ส่วนประกอบล้มเหลวเฉพาะจุดที่สร้างความร้อน

สิ่งนี้ไม่ได้ทำให้บอร์ดทนไฟ แต่ช่วยลดความเสี่ยงที่ส่วนประกอบล้มเหลวจะลุกลามเป็นไฟไหม้ในตู้ได้อย่างมาก สำหรับทีมบำรุงรักษา เป็นการรับรองว่าบอร์ดตรงตามมาตรฐานความปลอดภัยจากอัคคีภัยในอุตสาหกรรม

Q3: A5E02822120 เลิกผลิตแล้ว สามารถใช้ A5E02822121 (หรือรุ่น A/B) เป็นตัวแทนโดยตรงได้หรือไม่?

A5E02822121 และรุ่นแก้ไขมีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับ A5E02822120 ในตระกูลบอร์ด TDB เดียวกัน และให้บริการการใช้งานไดรฟ์ที่ทับซ้อนกัน ในหลายกรณีจะมีการอ้างอิงข้ามว่าเป็นอุปกรณ์ที่ทำงานเทียบเท่ากัน

อย่างไรก็ตาม ก่อนที่จะติดตั้ง A5E02822121 ในไดรฟ์ที่เดิมติดตั้ง A5E02822120 ให้ยืนยันว่าเอกสารบริการของไดรฟ์หรือรายการอะไหล่ยอมรับการเปลี่ยนนี้ — ความแตกต่างเล็กน้อยในพินเอาต์ของคอนเนคเตอร์หรือความเข้ากันได้ของเฟิร์มแวร์ระหว่างสองรุ่นอาจส่งผลต่อสถานะการผลิตไดรฟ์เฉพาะบางครั้ง

Q4: ไดรฟ์ SINAMICS แสดงกระแสอินพุตสามเฟสไม่สมดุลที่โหลดบางส่วน แหล่งจ่ายไฟอินพุตได้รับการยืนยันว่าสมดุลแล้ว TDB ของ A5E02822120 มีแนวโน้มที่จะผิดพลาดหรือไม่?

กระแสอินพุตไม่สมดุลกับแหล่งจ่ายไฟที่สมดุล สอดคล้องกับมุมการจุดระเบิด thyristor ที่ไม่สม่ำเสมอในตำแหน่ง SCR ทั้งหก — ช่องการจุดระเบิด TDB หนึ่งช่องหรือมากกว่าส่งพัลส์ที่มุมเฟสต่างจากช่องอื่น

ความไม่สมมาตรนี้อาจเกิดจากส่วนประกอบการจับเวลาที่เบี่ยงเบนในเครือข่ายการจุดระเบิดของ TDB หรือจากวงจรซิงโครไนซ์เฟสที่เสียหายสำหรับเฟสแหล่งจ่ายไฟหนึ่งเฟส

วัดเวลาพัลส์เกตของสัญญาณเกต thyristor แต่ละตัวด้วยออสซิลโลสโคปและเปรียบเทียบมุมการจุดระเบิดในสามเฟส มุมที่ไม่สม่ำเสมอจะยืนยันความผิดพลาดของ TDB

Q5: เป็นไปได้หรือไม่ที่จะซ่อมแซม A5E02822120 ในระดับส่วนประกอบแทนที่จะเปลี่ยนบอร์ดทั้งหมด?

การซ่อมแซมในระดับส่วนประกอบสามารถทำได้เมื่อความผิดปกติจำกัดอยู่ที่ส่วนประกอบที่ระบุและเปลี่ยนได้ บน A5E02822120 ส่วนประกอบที่เสียบ่อยที่สุด ได้แก่: หม้อแปลงพัลส์ (ซึ่งอาจเกิดการลัดวงจรระหว่างขดลวดภายใต้ความเค้นความร้อนที่ยั่งยืน), ออปโตคัปเปลอร์และไอซีไดรเวอร์เกตในวงจรการจุดระเบิด และส่วนประกอบพาสซีฟในเครือข่ายตรวจจับการข้ามศูนย์

บริษัทซ่อมไดรฟ์เฉพาะทางที่มีประสบการณ์ SINAMICS TDB มักจะสามารถระบุส่วนประกอบที่เสียจากอาการผิดปกติและเปลี่ยนได้ ทำให้บอร์ดกลับมาทำงานได้เต็มที่ เมื่อความผิดปกติคือร่องรอย PCB ที่เสียหายหรือไอซีที่เสียซึ่งไม่มีส่วนประกอบทดแทนในระดับส่วนประกอบ การเปลี่ยนบอร์ดทั้งหมดจึงจำเป็น