سیمنز 430/440 INVERTER/CONVERTER DRIVER BOARDبورد پرتاب کننده A5E00825002 A5EOO825OO2

Siemens A5E00825002 | برد درایو IGD1/R3-BGR با ماژول‌های خروجی IGBT — 480 ولت / 650 ولت DC / 260 آمپر

شماره قطعه: A5E00825002

سازنده: زیمنس AG (آلمان)

نوع محصول: برد درایو — درایور گیت IGBT IGD1/R3-BGR با ماژول‌های خروجی

خانواده محصول: MICROMASTER 440 / MICROMASTER 430 (MM440 / MM430) 

مرور کلی

A5E00825002 برد درایو IGD1/R3-BGR است — مونتاژ نسل اول درایور گیت IGBT که کامل با ماژول‌های خروجی IGBT است — برای درایوهای AC زیمنس MICROMASTER 440 و MICROMASTER 430 در کلاس 110 کیلووات.

این برد در این سطح توان، قلب بخش قدرت MM440 است: مدار درایور گیت را که IGBTهای اینورتر را فعال می‌کند، مسیر اندازه‌گیری جریان که به الگوریتم کنترل برداری درایو بازخورد می‌دهد، و خود ماژول‌های IGBT که سوئیچینگ AC با توان بالا را انجام می‌دهند، حمل می‌کند.

MICROMASTER 440 در توان 110 کیلووات (6SE6440-2UD41-1FA1 و مشابه) در برخی از پرتقاضاترین کاربردهای صنعتی با وظیفه مداوم یافت می‌شود — کمپرسورهای بزرگ، نوار نقاله‌های سنگین، سانتریفیوژها، فن‌های صنعتی و پمپ‌های فرآیندی که درایو برای مدت طولانی نزدیک به توان نامی کار می‌کند.

در این سطح توان، اندازه فیزیکی درایور گیت IGBT و مونتاژ ماژول در مقایسه با انواع کم‌توان‌تر MM440 به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد.

A5E00825002 این را منعکس می‌کند: فرم فاکتور R3-BGR یک مونتاژ بزرگتر و مستحکم‌تر از بردهای سری R است که در اندازه‌های کوچکتر استفاده می‌شود.

پسوند "BGR" در نام‌گذاری R3-BGR، نسخه خاص برد را برای این ترکیب رتبه جریان و IGBT مشخص می‌کند.

این برد را از A5E00825001 مرتبط از نزدیک متمایز می‌کند — که به نسخه 210 آمپری در همان باس 480 ولت/650 ولت DC خدمت می‌کند — تأیید می‌کند که رتبه 260 آمپر مخصوص A5E00825002 است و این دو برد قابل تعویض نیستند.

مشخصات کلیدی

IGD1 — درایور گیت IGBT نسل اول

نام‌گذاری IGD1 این برد را به عنوان بخشی از نسل اول سری درایور گیت IGBT (IGD) زیمنس برای درایوهای SINAMICS و MICROMASTER شناسایی می‌کند.

نسل IGD1 معماری اساسی را ایجاد کرد که بعداً به IGD2 مورد استفاده در پلتفرم‌های شاسی SINAMICS S120 و SINAMICS G120 تکامل یافت.

IGD1 همانند نسل‌های بعدی عمل می‌کند: دستورات سوئیچینگ PWM را از واحد کنترل درایو از طریق پیوندهای فیبر نوری دریافت می‌کند، پالس‌های گیت را برای هر یک از شش موقعیت IGBT در پل سه فاز تولید می‌کند، و هر IGBT را برای عدم اشباع (تشخیص جریان بیش از حد) از طریق مسیر بازخورد درایور گیت نظارت می‌کند.

پیوند فیبر نوری بین برد کنترل و IGD1 جداسازی گالوانیکی بین الکترونیک کنترل ولتاژ پایین و بخش قدرت ولتاژ بالا را فراهم می‌کند — در باس 650 ولت DC، این جداسازی برای ایمنی و جلوگیری از انتشار نویز سوئیچینگ فرکانس بالا به سمت الکترونیک کنترل ضروری است.

A5E00825002 رابط فیبر نوری را برای این مسیر ارتباطی به عنوان بخشی از مونتاژ PCB خود در بر می‌گیرد.

ماژول IGBT FS450R12KE3-S1 در 260 آمپر

FS450R12KE3-S1 یک ماژول پل کامل IGBT سه فاز با رتبه 450 آمپر پیوسته (1200 ولت VCES) است که در A5E00825002 با جریان عملیاتی 260 آمپر کاهش یافته استفاده می‌شود. این کاهش رتبه عمدی است — کارکرد ماژول زیر رتبه جریان اوج آن عمر حرارتی را افزایش می‌دهد، نوسانات دمای اتصال را در طول گذراهای بار کاهش می‌دهد، و حاشیه در برابر اضافه بارهای لحظه‌ای در طول قابلیت اضافه بار 150 درصدی MM440 در فواصل 60 ثانیه‌ای را فراهم می‌کند.

در ورودی 480 ولت AC، باس DC تقریباً در 650 ولت DC قرار دارد.

1200 ولت VCES دستگاه FS450R12KE3-S1 حاشیه ولتاژ کافی را در این ولتاژ باس فراهم می‌کند، با در نظر گرفتن اسپایک‌های ولتاژ خاموش شدن که توسط راکتور خروجی درایو و اندوکتانس کابل تولید می‌شوند.

زیمنس دستگاه 1200 ولت را برای این ولتاژ باس دقیقاً به این دلیل مشخص کرده است که حاشیه ایمنی در شرایط خروجی نامی درایو برای عمر طولانی IGBT مورد نیاز است.

خطای F022 و A5E00825002

کد خطای MM440 F022 — که نشان‌دهنده خطای رابط فیبر نوری بین برد کنترل و برد IGD است — یکی از رایج‌ترین کدهای خطا است که با A5E00825002 در حال سرویس مرتبط است.

هنگامی که این خطا در یک MM440 110 کیلووات ظاهر می‌شود، برد کنترل درایو ارتباط خود را با برد درایور گیت از طریق اتصال فیبر نوری از دست داده است. قبل از تعویض برد، کابل‌های فیبر نوری بین A5E00825002 و برد کنترل را بازرسی کنید: به دنبال الیاف شکسته، کانکتورهای آلوده، یا کابل‌هایی که به اندازه کافی محکم خم شده‌اند تا فیبر را بشکنند، باشید. 

یک فیبر آسیب‌دیده بسیار رایج‌تر از خرابی واقعی برد به عنوان علت F022 است.

اگر اتصالات فیبر سالم هستند و F022 ادامه دارد، مدار درایور گیت در خود A5E00825002 خراب شده است و تعویض برد لازم است.

سوالات متداول

س1: درایو MM440 110 کیلووات خطای F022 (خطای برد فیبر نوری) را نشان می‌دهد. A5E00825002 از نظر بصری بازرسی شده و هیچ آسیب فیزیکی قابل مشاهده نیست. چه چیزی باید قبل از تعویض برد بررسی شود؟

F022 بدون آسیب فیزیکی قابل مشاهده تقریباً همیشه یک مشکل کابل فیبر نوری است تا خرابی برد. هر کابل فیبر نوری را از کانکتورهای A5E00825002 و از کانکتورهای برد کنترل جدا کنید. انتهای کابل را زیر نور روشن بازرسی کنید — به دنبال آلودگی، ترک خوردگی روکش پلاستیکی فیبر، یا تغییر رنگ در نوک آن باشید.

در صورت امکان، انتقال هر کابل را با یک منبع LED و آشکارساز ساده آزمایش کنید. هر کابل مشکوک را تعویض کنید. قبل از نتیجه‌گیری مبنی بر خرابی برد A5E00825002، دوباره وصل کرده و روشن کنید.

س2: A5E00825002 دارای رتبه 260 آمپر است اما IGBT FS450R12KE3-S1 دارای رتبه 450 آمپر است. چرا چنین تفاوت بزرگی وجود دارد؟

رتبه 450 آمپر IGBT حداکثر جریان کلکتور اوج یا مطلق آن در شرایط پالس در دمای کیس کنترل شده است. در محیط پیوسته و محدود حرارتی یک کابینت درایو مهر و موم شده، با در نظر گرفتن تلفات سوئیچینگ PWM در فرکانس حامل درایو و قابلیت اضافه بار درایو، جریان پیوسته عملی از این ماژول به طور قابل توجهی کمتر است.

رتبه پیوسته 260 آمپر A5E00825002 خروجی پایدار حرارتی در شرایط محیطی نامی برای شاسی درایو MM440 است که تمام این عوامل را در نظر می‌گیرد. فضای بین 260 آمپر و 450 آمپر، حاشیه اضافه بار 150 درصدی درایو و طول عمر ماژول را فراهم می‌کند.

س3: آیا می‌توان از برد A5E00825002 (260 آمپر) در MM440 که در اصل برد A5E00825001 (210 آمپر) را داشت استفاده کرد؟

خیر — این دو برد به رتبه‌بندی‌های مختلف درایو خدمت می‌کنند (110 کیلووات در مقابل درایو با رتبه پایین‌تر مرتبط با 210 آمپر). ممکن است نصب فیزیکی مشابه به نظر برسد، اما پیکربندی درایو گیت، کالیبراسیون سنسور جریان و پارامترهای رابط کنترل برای درایو خاصی که به آن خدمت می‌کنند، مطابقت داده شده‌اند.

نصب یک برد 260 آمپری در درایوی که برای برد 210 آمپری طراحی شده است، عدم تطابق اندازه‌گیری جریان را ایجاد می‌کند — مقیاس‌بندی جریان برد کنترل نادرست خواهد بود و منجر به محدودیت جریان نادرست، خطاهای جریان بیش از حد کاذب، یا عملکرد نامناسب IGBT می‌شود. همیشه قبل از سفارش جایگزین، شماره دقیق A5E را با برچسب برد نصب شده تأیید کنید.

س4: هنگام تعویض A5E00825002، آیا لازم است مواد رابط حرارتی بین ماژول IGBT و هیت سینک نیز اعمال شود؟

بله، بدون استثنا. ماژول IGBT تماس نزدیکی با هیت سینک آلومینیومی درایو در سراسر صفحه پایه خود دارد.

مواد رابط حرارتی — معمولاً یک ترکیب تغییر فاز یا پد — شکاف‌های هوای میکروسکوپی بین دو سطح را پر می‌کند و مقاومت حرارتی از اتصال IGBT به هیت سینک را به شدت کاهش می‌دهد. 

بدون TIM مناسب، دمای اتصال IGBT تحت بار کامل می‌تواند ده‌ها درجه بالاتر از دمای هیت سینک باشد و به راحتی به حداکثر دمای اتصال ماژول برسد.

خطای دمای بیش از حد (F0004 در MM440) یا خرابی زودرس IGBT نتیجه خواهد بود. در طول نصب، رویه اعمال TIM مشخص شده توسط زیمنس را دنبال کنید.

س5: درایو قبلاً بدون مشکل در بار کامل 110 کیلووات کار می‌کرد. پس از یک رویداد قطع برق، درایو اکنون در هر سطح باری بالاتر از 50% خطای F0001 (جریان بیش از حد) را نشان می‌دهد. آیا این A5E00825002 است؟

آستانه خطای جریان بیش از حد که پس از یک رویداد برق کاهش می‌یابد — به ویژه در یک درصد بار خاص — معمولاً نشان‌دهنده این است که یک موقعیت IGBT در A5E00825002 تا حدی آسیب دیده است.

IGBT ممکن است هنوز هدایت و سوئیچ کند اما با مشخصه VCE(sat) تخریب شده، باعث می‌شود در جریان کمتری نسبت به قبل از رویداد، از حالت اشباع خارج شود. مدار تشخیص عدم اشباع درایور گیت هنگام تشخیص این VCE(sat) غیرعادی، F0001 را فعال می‌کند.

بار کامل خطا را آشکار می‌کند زیرا جریان به اندازه کافی بالا است تا آستانه حفاظت تخریب شده را فعال کند.

اندازه‌گیری با اسیلوسکوپ سه جریان فاز موتور در طول خطا معمولاً عدم تقارن را در یک فاز نشان می‌دهد — که قبل از تصمیم‌گیری برای تعویض کامل برد، به موقعیت خاص IGBT آسیب دیده اشاره می‌کند.