ORIGINAL SIEMENS S120 INVERTER/CONVERTER IGD تگ بورد DRIVER BOARD A5E36717797

زیمنس A5E36717797 | SINAMICS S120 IGD2/R4 پاور بلاک برد — 480V / 650VDC / 310A

شماره قطعه: A5E36717797

سازنده: زیمنس AG (آلمان)

نوع محصول: برد گیت درایو پاور بلاک IGD2/R4 (قطعه یدکی — نوع TIM)

خانواده محصول: SINAMICS S120

مرور کلی

A5E36717797 یک برد گیت درایو پاور بلاک زیمنس SINAMICS S120 IGD2/R4 است — نسل دوم گیت درایو IGBT و PCB رابط قدرت برای مونتاژهای ماژول موتور SINAMICS S120 با رتبه 310 آمپر و طراحی شده برای منبع تغذیه 480 ولت AC (650 ولت DC باس).

این برد در مونتاژ پاور بلاک ماژول موتور S120 قرار دارد و مستقیماً با ماژول IGBT ارتباط برقرار می‌کند.

این برد پالس‌های گیت درایو را که ترانزیستورهای IGBT را سوئیچ می‌کنند، تولید و تحویل می‌دهد، بازخورد جریان را از مدارهای سنجش شنت در پاور بلاک پردازش می‌کند و منطق حفاظتی سطح سخت‌افزار را پیاده‌سازی می‌کند که در صورت بروز خطاهای جریان بیش از حد، ولتاژ بیش از حد یا اشباع IGBT، IGBTها را خاموش می‌کند.

SINAMICS S120 پلتفرم درایو ماژولار با کارایی بالای زیمنس برای کنترل سروو و وکتور چند محوره و تک محوره است.

در فرمت شاسی، ماژول موتور مرحله اینورتر IGBT را در خود جای داده است که برق DC باس را به منبع تغذیه AC با فرکانس متغیر و ولتاژ متغیر مورد نیاز برای رانندگی موتور تبدیل می‌کند. 

عملکرد دینامیکی موتور — دقت سرعت، پاسخ گشتاور و دقت موقعیت‌یابی — مستقیماً به کیفیت سیگنال‌های گیت درایو تولید شده توسط این برد بستگی دارد. زمان‌بندی سوئیچینگ نادرست باعث افزایش تلفات و کاهش دقت کنترل موتور می‌شود.

شناسه IGD2/R4 این را به عنوان برد نسل دوم IGD (درایور گیت اینورتر) در فرم فاکتور R4 شناسایی می‌کند.

شناسه TIM نوع مونتاژ ماده رابط حرارتی را نشان می‌دهد و پیکربندی مونتاژ را در پاور بلاک S120 تأیید می‌کند. 

در 310 آمپر، این برد به ماژول‌های موتور در محدوده 160 کیلووات در یک سیستم 400 ولت خدمت می‌کند — درایوهایی که در ماشین‌ابزارهای بزرگ، خطوط اکسترودر، ماشین‌های کاغذ و کاربردهای فرآیند سنگین یافت می‌شوند.

مشخصات کلیدی

IGD2/R4 — معماری گیت درایو نسل دوم

شناسه IGD عملکرد گیت درایو IGBT را در معماری پاور بلاک S120 زیمنس شناسایی می‌کند. بردهای نسل اول IGD (IGD1) به پاور بلاک‌های با جریان کمتر خدمت می‌کردند.

نسل دوم — IGD2 — بهبودهای طراحی را معرفی کرد که پیشرفت‌ها در فناوری IGBT و الزامات گیت درایو در سطوح جریان بالاتر را منعکس می‌کند.

یک برد گیت درایو در مرز بین سیگنال‌های کنترل ولتاژ پایین و سوئیچینگ قدرت ولتاژ بالا عمل می‌کند.

واحد کنترل یک الگوی سوئیچینگ PWM دیجیتال — دنباله‌ای از دستورات روشن/خاموش در چندین کیلوهرتز — را برای هر یک از شش IGBT در پل اینورتر سه فاز تولید می‌کند. A5E36717797 این دستورات را دریافت کرده و آنها را به پالس‌های گیت درایو که واقعاً IGBTها را سوئیچ می‌کنند، ترجمه می‌کند.

این ترجمه ساده نیست. گیت IGBT برای روشن شدن به شارژ خاصی نیاز دارد — گیت درایو باید این شارژ را به اندازه کافی سریع تأمین کند تا سرعت سوئیچینگ مورد نظر را بدون ایجاد اضافه ولتاژ بیش از حد به دست آورد. در هنگام خاموش شدن، گیت درایو باید شارژ گیت را با نرخ کنترل شده حذف کند — خیلی سریع، و ولتاژ کلکتور-امیتر به طور خطرناکی افزایش می‌یابد؛ خیلی کند، و تلفات سوئیچینگ افزایش می‌یابد.

مدار گیت درایو برد IGD2/R4 به طور خاص برای ماژول 310 آمپر IGBT که با آن ارتباط برقرار می‌کند، بهینه شده است و این الزامات رقابتی را برای مشخصات واقعی دستگاه متعادل می‌کند.

سنجش جریان و حفاظت

فراتر از گیت درایو، A5E36717797 اندازه‌گیری جریان فاز موتور را انجام می‌دهد. سنسورهای جریان در پاور بلاک سیگنال‌های آنالوگ متناسب با جریان لحظه‌ای موتور در هر فاز تولید می‌کنند.

برد این سیگنال‌ها را پردازش می‌کند، تبدیل ADC را انجام می‌دهد و مقادیر جریان دیجیتال را به واحد کنترل منتقل می‌کند. این بازخورد قلب حلقه کنترل جریان CNC است — کنترل‌کننده از آن برای محاسبه جزء جریان تولید کننده گشتاور کنترل وکتور استفاده می‌کند.

برد همچنین حفاظت IGBT در سطح سخت‌افزار را پیاده‌سازی می‌کند.

هنگامی که یک IGBT روشن می‌شود و ولتاژ دو سر آن (VCE) به نزدیک صفر نمی‌رسد — نشان دهنده وضعیت اتصال کوتاه یا اضافه بار — برد این را در عرض میکروثانیه تشخیص داده و یک خاموش شدن سخت‌افزاری را اعمال می‌کند.

این حفاظت از عدم اشباع سریعتر از هر نرم‌افزاری پاسخ می‌دهد و سیگنال‌های گیت را قبل از خرابی IGBT قطع می‌کند. در 310 آمپر، انرژی ذخیره شده در یک رویداد جریان خطای کنترل نشده قابل توجه است. 

مدارهای حفاظتی A5E36717797 یک عملکرد حیاتی ایمنی هستند.

مونتاژ و نصب TIM

شناسه TIM در توضیحات A5E36717797 به نوع مونتاژ ماده رابط حرارتی مورد استفاده در این نوع پاور بلاک اشاره دارد. ماژول IGBT در حین کار گرمای قابل توجهی تولید می‌کند — در 310 آمپر، بار حرارتی روی هیت سینک و رابط حرارتی بین ماژول IGBT و هیت سینک قابل توجه است.

مونتاژ TIM تضمین می‌کند که رابط حرارتی بین مونتاژ برد IGD و ماژول IGBT تماس حرارتی مداوم را حفظ می‌کند.

هنگام تعویض A5E36717797، ماده رابط حرارتی باید طبق دستورالعمل‌های سرویس زیمنس برای این نوع پاور بلاک به درستی اعمال شود.

اعمال نادرست TIM بر مقاومت حرارتی در رابط IGBT به هیت سینک تأثیر می‌گذارد و می‌تواند منجر به خرابی‌های حرارتی زودرس حتی با برد با عملکرد صحیح شود.

اقدامات احتیاطی ایمنی برای این کار همانند هر سرویس درایو شاسی S120 است: ایزولاسیون کامل برق AC، حداقل پنج دقیقه دوره انتظار تخلیه DC باس، تأیید DC باس زیر 50 ولت قبل از دسترسی، و مدیریت ESD برای برد گیت درایو.

سوالات متداول

س1: ماژول موتور شاسی S120 در 310 آمپر یک خطای اضافه جریان F30001 تکراری در بار جزئی نشان می‌دهد. موتور و کابل‌ها سالم تأیید شده‌اند. آیا A5E36717797 می‌تواند علت باشد؟

F30001 در بار جزئی با موتور و کابل‌های سالم، یا انحراف آفست سنجش جریان در برد IGD2/R4، یا عدم تعادل گیت درایو IGBT که باعث اشتراک جریان نابرابر بین دستگاه‌های IGBT موازی (در صورت نصب) می‌شود را نشان می‌دهد. یک خطای سنجش جریان جریان اندازه‌گیری شده مصنوعی بالایی تولید می‌کند که قبل از رسیدن جریان واقعی به حد، باعث تریپ می‌شود. کانکتورهای سنجش جریان برد را بررسی کنید و سعی کنید خطا را بدون بار موتور بازنشانی کنید — اگر F30001 در جریان صفر ادامه داشت، بخش سنجش جریان A5E36717797 خراب شده است.

س2: پس از تعویض برد A5E36717797، ماژول موتور S120 یک هشدار F30015 (خطای فاز) در هنگام راه‌اندازی نشان می‌دهد. چه چیزی باید بررسی شود؟

F30015 پس از تعویض برد IGD معمولاً نشان می‌دهد که یکی از کانکتورهای گیت درایو بین برد جدید IGD2/R4 و ماژول IGBT به طور کامل جا نرفته است. خروجی گیت درایو برای یک فاز گم شده یا متناوب است و باعث خروجی نامتعادل می‌شود که کنترل‌کننده آن را به عنوان خطای فاز تشخیص می‌دهد.

برق را قطع کنید، DC باس را تخلیه کنید و هر کانکتور بین A5E36717797 و پایانه‌های گیت IGBT را دوباره بررسی کنید. همچنین نشستن کانکتور سنجش جریان را تأیید کنید.

س3: تفاوت عملکردی بین A5E36717797 (310 آمپر) و قطعه نزدیک A5E36717799 (380 آمپر) چیست؟ آیا برد 380 آمپر می‌تواند جایگزین کاربرد 310 آمپر شود؟

اینها بردهای متفاوتی هستند که با مشخصات ماژول IGBT متفاوت مطابقت دارند. بردهای 310 آمپر و 380 آمپر در پارامترهای گیت درایو — مقادیر مقاومت گیت، سطوح ولتاژ گیت و تنظیمات آستانه عدم اشباع — که برای دستگاه‌های IGBT متفاوت مورد استفاده در هر رتبه جریان بهینه شده‌اند، متفاوت هستند. نصب یک برد گیت درایو 380 آمپر در یک پاور بلاک 310 آمپر باعث رفتار سوئیچینگ نادرست، افزایش تلفات سوئیچینگ و آستانه‌های حفاظتی بالقوه نادرست می‌شود. فقط A5E36717797 باید در ماژول موتور 310 آمپر استفاده شود.

س4: A5E36717797 به عنوان نوع TIM توصیف شده است. این به چه معناست برای نصب در مقایسه با انواع پاور بلاک غیر TIM؟

شناسه TIM (ماده رابط حرارتی) نشان می‌دهد که رابط حرارتی بین مونتاژ برد IGD و ماژول IGBT از یک ترکیب حرارتی خاص یا پیکربندی پد استفاده می‌کند.

در حین نصب، ماده حرارتی قدیمی باید به طور کامل از سطح ماژول IGBT پاک شود و برد جدید باید با ماده رابط حرارتی تازه اعمال شده طبق رویه سرویس زیمنس جفت شود.

TIM ناکافی یا نادرست اعمال شده مقاومت حرارتی بین IGBT و هیت سینک را افزایش می‌دهد، که می‌تواند باعث خطاهای بیش از حد دما زودرس تحت بار شود، حتی با برد با عملکرد صحیح.

س5: ماژول موتور شاسی S120 در 310 آمپر دچار خرابی مکرر IGBT شده است. پس از تعویض IGBT، آیا A5E36717797 نیز باید تعویض شود؟

بله. خرابی‌های IGBT — به ویژه آنهایی که ناشی از اضافه جریان یا خطاهای عدم اشباع IGBT هستند — برد گیت درایو را در معرض همان رویداد تنش الکتریکی قرار می‌دهند که IGBT را خراب کرده است.

مدار حفاظت از عدم اشباع در A5E36717797 ممکن است خطا را تشخیص داده و به درستی خاموش شده باشد، اما انرژی گذرا در طول یک رویداد خطا می‌تواند به اجزای برد گیت درایو آسیب برساند که باعث خرابی فوری قابل مشاهده نمی‌شود. 

تعویض همزمان ماژول IGBT و برد گیت درایو A5E36717797 روش صحیح است — این تضمین می‌کند که IGBT جدید در معرض شکل موج‌های گیت درایو بالقوه آسیب‌دیده از یک برد آسیب‌دیده قرار نگیرد.