SIEMENS 430/440 INVERTER/CONVERTER DRIVER BOARDTrigger Board A5E00825002 A5EOO825OO2 A5EOO825OO2

Siemens A5E00825002 | IGD1/R3-BGR Sürücü Kartı, IGBT Çıkış Modülleri ile — 480V / 650V DC / 260A

Parça Numarası: A5E00825002

Üretici: Siemens AG (Almanya)

Ürün Tipi: Sürücü Kartı — IGBT Çıkış Modüllü IGD1/R3-BGR IGBT Kapı Sürücüsü

Ürün Ailesi: MICROMASTER 440 / MICROMASTER 430 (MM440 / MM430) 

Genel Bakış

A5E00825002, Siemens MICROMASTER 440 ve MICROMASTER 430 AC sürücülerinin 110 kW sınıfı için ilk nesil IGBT kapı sürücü montajı olan IGD1/R3-BGR sürücü kartıdır ve IGBT çıkış modülleri ile birlikte gelir.

Bu kart, bu güç seviyesindeki MM440'ın güç bölümünün kalbidir: invertör IGBT'lerini ateşleyen kapı sürücü devresini, sürücünün vektör kontrol algoritmasına geri besleme yapan akım ölçüm yolunu ve gerçek yüksek güçlü AC anahtarlamasını yapan IGBT modüllerinin kendisini taşır.

110 kW'daki MICROMASTER 440 (6SE6440-2UD41-1FA1 ve benzerleri), en zorlu sürekli görev endüstriyel uygulamalarda bulunur - büyük kompresörler, ağır konveyörler, santrifüjler, endüstriyel fanlar ve sürücünün uzun süreler boyunca nominal güce yakın çalıştığı proses pompaları.

Bu güç seviyesinde, IGBT kapı sürücüsü ve modül montajının fiziksel boyutu, daha düşük güçlü MM440 varyantlarına kıyasla önemli ölçüde artar.

A5E00825002 bunu yansıtır: R3-BGR form faktörü, daha küçük çerçeve boyutlarında kullanılan R serisi kartlardan daha büyük, daha sağlam bir montajdır.

R3-BGR tanımındaki "BGR" soneki, bu IGBT ve akım derecesi kombinasyonu için belirli kart revizyonunu tanımlar.

Bu kartı, aynı 480V/650VDC bara üzerinde 210A varyantına hizmet veren yakından ilişkili A5E00825001'den ayırır - 260A derecesinin A5E00825002'ye özgü olduğunu ve iki kartın değiştirilemez olduğunu doğrular.

Anahtar Özellikler

IGD1 — İlk Nesil IGBT Kapı Sürücüsü

IGD1 tanımı, bu kartı Siemens'in SINAMICS ve MICROMASTER sürücüleri için ilk nesil IGBT kapı sürücüsü (IGD) serisine ait olarak tanımlar.

IGD1 nesli, daha sonra SINAMICS S120 ve SINAMICS G120 şasi platformlarında kullanılan IGD2'ye evrimleşen temel mimariyi oluşturdu.

IGD1, sonraki nesillerle aynı şekilde çalışır: sürücünün kontrol ünitesinden fiber optik bağlantılar aracılığıyla PWM anahtarlama komutları alır, üç fazlı köprüdeki altı IGBT konumunun her biri için kapı darbeleri üretir ve kapı sürücüsünün geri besleme yolu aracılığıyla her IGBT'yi doygunluk dışı (aşırı akım algılama) için izler.

Kontrol kartı ve IGD1 arasındaki fiber optik bağlantı, düşük voltajlı kontrol elektroniği ile yüksek voltajlı güç bölümü arasında galvanik izolasyon sağlar — 650V DC bara ile bu izolasyon güvenlik ve yüksek frekanslı anahtarlama gürültüsünün kontrol elektroniğine geri yayılmasını önlemek için esastır.

A5E00825002, bu iletişim yolu için fiber optik arayüzü PCB montajının bir parçası olarak içerir.

260A'da FS450R12KE3-S1 IGBT Modülü

FS450R12KE3-S1, A5E00825002'de 260A'lık düşürülmüş bir çalışma akımında kullanılan, 450A sürekli (1200V VCES) dereceli tam bir üç fazlı IGBT köprü modülüdür. Bu düşürme kasıtlıdır — modülü tepe akım derecesinin altında çalıştırmak termal ömrü uzatır, yük geçişleri sırasındaki eklem sıcaklığı dalgalanmasını azaltır ve sürücünün 60 saniyelik aralıklarla %150 aşırı yükleme kabiliyetine karşı marj sağlar.

480V AC girişinde, DC bara yaklaşık 650V DC'dedir.

FS450R12KE3-S1'in 1200V VCES'i, sürücünün çıkış reaktörü ve kablo endüktansları tarafından üretilen kapama voltajı sivri uçlarını hesaba katarak bu bara voltajında yeterli voltaj marjı sağlar.

Siemens, sürücünün nominal çıkış koşullarındaki güvenlik marjı uzun IGBT hizmet ömrü için gerekli olduğundan, bu bara voltajı için 1200V cihazı tam olarak bu nedenle belirtmiştir.

F022 Arızası ve A5E00825002

MM440 arıza kodu F022 — kontrol kartı ve IGD kartı arasındaki fiber optik arayüz arızasını gösterir — hizmetteki A5E00825002 ile en sık ilişkilendirilen arıza kodlarından biridir.

Bu arıza 110kW MM440'ta göründüğünde, sürücünün kontrol kartı fiber optik bağlantı üzerinden kapı sürücü kartıyla iletişimi kaybetmiştir. Kartı değiştirmeden önce, A5E00825002 ve kontrol kartı arasındaki fiber optik kabloları inceleyin: kırık fiberler, kirli konektörler veya fiberi çatlatacak kadar sık bükülmüş kablolar olup olmadığını kontrol edin. 

Hasarlı bir fiber, F022'nin nedeni olarak gerçek bir kart arızasından çok daha yaygındır.

Fiber bağlantıları sağlam ve F022 devam ederse, A5E00825002'nin kendisindeki kapı sürücü devresi arızalanmış demektir ve kart değişimi gereklidir.

SSS

S1: MM440 110kW sürücüsü F022 (fiber optik kart arızası) gösteriyor. A5E00825002 görsel olarak incelendi ve fiziksel hasar görünmüyor. Kartı değiştirmeden önce ne kontrol edilmelidir?

Görünür fiziksel hasar olmayan F022, neredeyse her zaman kart arızasından çok fiber optik kablo sorunudur. Her bir fiber optik kabloyu A5E00825002'nin konektörlerinden ve kontrol kartının konektörlerinden çıkarın. Kablo uçlarını parlak ışık altında inceleyin — kirlenme, plastik fiber kılıfında çatlama veya uçta renk değişikliği olup olmadığını kontrol edin.

Varsa basit bir LED kaynağı ve dedektörü ile her kablonun iletimini test edin. Şüpheli kabloyu değiştirin. A5E00825002 kartının arızalı olduğuna karar vermeden önce yeniden bağlayın ve gücü açın.

S2: A5E00825002 260A olarak derecelendirilmiştir ancak FS450R12KE3-S1 IGBT 450A olarak derecelendirilmiştir. Neden bu kadar büyük bir fark var?

IGBT'nin 450A derecesi, kontrollü bir kasa sıcaklığında darbeli koşullar altında tepe veya mutlak maksimum kollektör akımıdır. Kapalı bir sürücü kabininin sürekli, termal olarak kısıtlı ortamında, sürücünün taşıyıcı frekansındaki PWM'den kaynaklanan anahtarlama kayıpları ve sürücünün aşırı yükleme kabiliyeti dikkate alındığında, bu modülden elde edilen pratik sürekli akım önemli ölçüde daha düşüktür.

A5E00825002'nin 260A sürekli derecesi, tüm bu faktörleri hesaba katarak MM440 sürücü şasisi için nominal ortam koşullarındaki termal olarak sürdürülebilir çıktıdır. 260A ile 450A arasındaki boşluk, sürücünün %150 aşırı yüklemesi ve modülün uzun ömrü için marj sağlar.

S3: A5E00825002 (260A) kartı, orijinal olarak A5E00825001 (210A) kartına sahip bir MM440'ta kullanılabilir mi?

Hayır — iki kart farklı sürücü derecelendirmelerine hizmet eder (110 kW'a karşı 210A ile ilişkili daha düşük dereceli sürücü). Fiziksel montaj benzer görünebilir, ancak kapı sürücü konfigürasyonu, akım sensörü kalibrasyonu ve kontrol arayüzü parametreleri hizmet ettikleri belirli sürücüye göre ayarlanmıştır.

210A kartı için boyutlandırılmış bir sürücüye 260A kartı takmak, bir akım ölçüm uyumsuzluğuna neden olur — kontrol kartının akım ölçeklemesi yanlış olacaktır, bu da uygunsuz akım sınırlama, yanlış aşırı akım arızaları veya yetersiz korumalı IGBT çalışmasına yol açar. Bir yedek sipariş etmeden önce her zaman takılı kartın etiketine karşı doğru A5E numarasını onaylayın.

S4: A5E00825002 değiştirilirken, IGBT modülü ile soğutucu arasına termal arayüz malzemesi uygulamak gerekli midir?

Evet, istisnasız. IGBT modülü, taban plakası boyunca sürücünün alüminyum soğutucusu ile yakın temas halindedir.

Termal arayüz malzemesi — tipik olarak bir faz değişim bileşiği veya pedi — iki yüzey arasındaki mikroskobik hava boşluklarını doldurarak IGBT ekleminden soğutucuya olan termal direnci önemli ölçüde azaltır. 

Uygun TIM olmadan, tam yük altındaki IGBT eklem sıcaklıkları soğutucu sıcaklığından on derece daha yüksek olabilir ve modülün mutlak maksimum eklem sıcaklığına kolayca ulaşabilir.

Aşırı sıcaklık arızası (MM440'ta F0004) veya erken IGBT arızası meydana gelecektir. Kurulum sırasında Siemens'in belirttiği TIM uygulama prosedürünü izleyin.

S5: Sürücü daha önce sorunsuz bir şekilde tam 110kW yükte çalışıyordu. Bir güç kesintisi olayından sonra, sürücü şimdi 50%'nin üzerindeki herhangi bir yük seviyesinde F0001 (aşırı akım) gösteriyor. Bu A5E00825002 mü?

Bir güç olayından sonra düşen bir aşırı akım arızası eşiği — özellikle belirli bir yük yüzdesinde — tipik olarak A5E00825002'deki bir IGBT konumunun kısmen hasar gördüğünü gösterir.

IGBT hala iletebilir ve anahtarlayabilir ancak bozulmuş bir VCE(sat) karakteristiği ile, bu da olaydan öncekinden daha düşük bir akımda doygunluk dışı olmasına neden olur. Kapı sürücüsünün doygunluk dışı algılama devresi, bu anormal VCE(sat)'yi algıladığında F0001'i tetikler.

Tam yük, akım bozulmuş koruma eşiğini tetikleyecek kadar yüksek olduğu için arızayı ortaya çıkarır.

Arıza sırasında üç motor faz akımının osiloskop ölçümü, tipik olarak bir fazda asimetri gösterecektir — tam kart değişimi kararı verilmeden önce belirli hasarlı IGBT konumunu işaret eder.