시멘스 430/440 인버터/컨버터 SCR 트리거 보드 보드 A5E01105817 A5EO11O5817

Siemens A5E01105817 | SINAMICS V50 SCR 점화 카드 — 워터 펌프 드라이브용 아날로그 사이리스터 트리거 PCB

부품 번호: A5E01105817

제조업체: Siemens AG (독일)

제품 유형: SCR 점화 카드 — 아날로그 트리거 PCB (사이리스터 게이트 드라이브)

제품군: SINAMICS V50

적용 분야: 워터 펌프, 팬 및 HVAC/W/WW 인프라 드라이브 

개요

A5E01105817은 Siemens SINAMICS V50 드라이브용 SCR 점화 카드, 즉 사이리스터 트리거 및 아날로그 신호 처리 보드입니다. V50은 37kW ~ 250kW (50 ~ 400hp)의 전력 범위에서 워터 및 폐수, HVAC 및 펌프 애플리케이션을 위해 특별히 설계된 Siemens의 인프라 드라이브 플랫폼이었습니다.

이것은 건물 수도 시스템, 처리장 펌프, 대형 순환 팬 및 냉각탑 설비를 구동하는 드라이브로, 가변 속도가 기계적 유량 제어를 통한 고정 속도 작동에 비해 상당한 에너지 절약을 제공하는 부하입니다.

A5E01105817은 V50의 전력 변환 체인에서 중요한 위치를 차지합니다.

드라이브의 AC 입력단은 사이리스터(SCR) 정류기, 즉 실리콘 제어 정류기 뱅크를 사용하여 들어오는 3상 AC 공급을 인버터 섹션에 공급하는 DC 링크 전압으로 변환합니다. 

수동 다이오드 정류기와 달리 사이리스터 정류기는 위상 제어됩니다. 즉, 각 사이리스터의 점화 각도가 조정되어 DC 버스 전압을 조절하고 시작 시 DC 링크 커패시터의 사전 충전을 관리합니다.

A5E01105817은 이러한 사이리스터 점화 펄스를 생성하고 AC 입력 및 사전 충전 회로와 관련된 아날로그 신호 컨디셔닝 기능을 처리합니다.

이 보드에 적용된 "아날로그 카드"라는 명칭은 V50의 전력 변환 프런트 엔드에서 아날로그 측정 및 제어 신호(전압 측정, 전류 감지, 정류기 브리지의 각 사이리스터가 트리거되는 시점을 결정하는 위상 동기 타이밍 신호)를 처리하는 역할을 반영합니다.

이들은 드라이브의 디지털 제어 프로세서 상류에 있는 근본적으로 아날로그 기능입니다.

주요 사양

SCR 점화 — V50 정류기의 위상 각도 제어

사이리스터(SCR)는 게이트 펄스를 받은 후 전류를 전도하고, 전류가 0이 될 때까지 전도를 계속하는 반도체 장치입니다. 3상 컨버터 브리지에서 6개의 사이리스터는 각각 해당 위치에 할당된 AC 파형 주기 부분 동안 전도되도록 배열됩니다.

점화 각도, 즉 게이트 펄스가 전달되는 AC 주기 시점을 변경함으로써 정류기의 평균 DC 출력 전압을 제어할 수 있습니다.

A5E01105817은 이 점화 각도 제어를 처리합니다.

모든 3개의 AC 공급 위상의 제로 크로싱을 감지하여 각 사이리스터 위치에 대한 위상 기준을 설정하고, 이러한 기준에 상대적인 명령된 각도에서 점화 펄스를 생성합니다. 

점화 각도는 DC 버스 전압 설정값에 따라 드라이브의 메인 제어 전자 장치에 의해 설정됩니다. 정상 작동 중에는 점화 각도가 DC 링크 전압을 작동 범위 내로 유지하도록 관리됩니다. 시작 사전 충전 중에는 점화 각도가 점진적으로 진행되어 커패시터에 스트레스를 주지 않고 DC 버스 전압을 점진적으로 구축합니다.

보드의 위상 동기 회로는 작동 내내 AC 공급 주파수에 잠겨 있어야 합니다.

동기화 손실, 즉 과도한 공급 교란 또는 보드 고장으로 인해 점화 펄스 타이밍 오류가 발생하여 정류기의 제어된 출력이 즉시 중단됩니다.

아날로그 신호 처리 기능

SCR 트리거링 외에도 A5E01105817은 V50의 입력 측정에 대한 아날로그 신호 컨디셔닝을 수행합니다. 공급 단자의 AC 전압 측정은 보드의 신호 컨디셔닝 회로를 통해 처리되어 DC 버스 전압 조절기가 사용하는 전압 피드백 신호를 생성합니다.

공급 위상 전압 크기 및 대칭 데이터는 이러한 측정값에서 추출되어 드라이브의 임계값 매개변수와 비교됩니다. 공급 고장 감지는 이 경로에 의존합니다.

이 보드는 또한 정류기 회로의 전기자 전류 측정을 컨디셔닝합니다.

이 전류 피드백은 정류기의 전류 제한 기능과 지락 감지 알고리즘 모두에 공급됩니다.

따라서 A5E01105817을 통한 정확한 전류 측정은 정상적인 조절뿐만 아니라 드라이브의 보호 동작에도 중요합니다.

SINAMICS V50 플랫폼 컨텍스트

SINAMICS V50은 특정 시장 부문, 즉 37kW ~ 250kW의 드라이브 등급이 일반적인 대규모 수도, 폐수 및 HVAC 설치를 대상으로 했으며, 애플리케이션 프로파일(가변 부하에서 장시간 작동, 비교적 드문 시작-정지 주기, 펌프별 제어 기능)은 범용 드라이브보다는 전용 솔루션을 요구했습니다.

V50에는 내장된 펌프별 기능이 포함되었습니다. 다중 펌프 캐스케이드 제어, 워터 해머 방지를 위한 파이프 채우기 루틴, 건조 운전 감지, 수도 인프라의 작동 프로파일에 맞춰진 에너지 모니터링이 포함되었습니다.

V50 플랫폼이 단종되었을 때 Siemens는 이 애플리케이션 부문에 대해 SINAMICS G120X로의 교체를 지시했습니다.

G120X는 V50의 애플리케이션 초점(펌프 및 팬 최적화, 내장된 에너지 절약 기능)을 이어가지만, 사이리스터 정류기 대신 IGBT 기반 정류를 사용하고 V50의 내부 아키텍처 대신 현재 SINAMICS G 제어 아키텍처를 사용합니다.

자주 묻는 질문

Q1: SINAMICS V50이 시작 시 DC 버스 저전압 오류를 표시하지만 AC 공급은 사양 내에 있는 것으로 확인되었습니다. A5E01105817이 원인일 수 있습니까?

확인된 정상 AC 공급으로 시작 시 DC 버스 저전압은 정류기 섹션 또는 해당 점화 제어의 문제로 직접 이어집니다.

A5E01105817이 가장 가능성 있는 고장 원인입니다. 점화 회로 고장은 정류기 브리지의 사이리스터가 트리거되지 않아 AC 공급이 존재함에도 불구하고 DC 버스 전압이 구축되지 않음을 의미합니다. 저전압 오류가 나타나기 전에 기록된 사이리스터 사전 충전 오류가 있는지 확인하십시오. 

또한 보드의 AC 위상 동기 입력이 손상되지 않았는지 확인하십시오. 손상된 동기화 신호 연결은 잘못된 점화 각도를 생성하여 낮거나 제로인 정류 DC 출력을 초래합니다.

Q2: A5E01105817 SCR 점화 카드를 보드 레벨에서 수리할 수 있습니까, 아니면 교체해야 합니까?

부품 수준 수리는 A5E01105817과 같이 고장이 식별 가능한 부품(펄스 변압기, 옵토커플러, 제로 크로싱 감지 IC 또는 RC 타이밍 네트워크의 수동 부품)으로 국한된 경우에 가능합니다.

Siemens 아날로그 트리거 보드에 대한 경험이 있는 전문 드라이브 수리 회사는 종종 고장난 부품을 교체 보드 소싱 비용의 일부로 식별하고 교체할 수 있습니다.

수리는 단종된 부품의 경우 특히 매력적인데, 애프터마켓에서 교체 보드 공급이 제한적이거나 불확실한 경우입니다.

수리 후 모든 6개의 점화 채널이 올바르게 작동하는지 확인하기 위해 항상 기능 부하 테스트를 요청하십시오.

Q3: V50 드라이브는 SCR 브리지를 점화하지만 입력에서 불균형 위상 전류를 표시합니다. 공급은 균형 잡힌 것으로 확인되었습니다. A5E01105817이 이를 유발할 가능성이 있습니까?

확인된 균형 잡힌 공급으로 인한 불균형 입력 전류는 6개의 SCR 위치에 걸쳐 균일하지 않은 점화 각도의 전형적인 징후입니다. A5E01105817의 하나 이상의 채널이 다른 채널과 다른 위상 각도로 점화 펄스를 전달하고 있습니다.

이는 한 채널의 타이밍 네트워크에서 드리프트된 RC 부품 또는 열화된 펄스 변압기에서 발생할 수 있습니다.

오실로스코프를 사용하여 각 사이리스터 게이트 펄스의 위상 각도를 해당 AC 제로 크로싱에 상대적으로 측정하여 확인하십시오.

불균일한 각도는 점화 카드 문제를 확인합니다.

Q4: A5E01105817 교체품이 설치되었고 드라이브가 오류 없이 시작되지만 사전 충전 시간이 이전보다 길어진 것 같습니다. 이것이 정상입니까?

새 보드의 사전 충전 점화 각도 램프 매개변수가 원래 보드의 부품 허용 오차와 다른 경우 보드 교체 후 약간 더 긴 사전 충전 시간이 발생할 수 있습니다.

대부분의 경우 이는 무해하며 사전 충전이 완료된 후 드라이브가 정상적으로 작동합니다. 

사전 충전 시간이 상당히 길면(초가 아닌 수 분) 사전 충전 중에 DC 버스 전압이 합리적인 속도로 실제로 구축되고 있는지 확인하십시오. 

기능적인 점화 카드로 과도하게 느린 구축은 SCR 점화 카드와 관련 없는 사전 충전 저항기 또는 접촉기 문제를 나타낼 수 있습니다.

Q5: SINAMICS V50이 수명이 다했으며 교체 드라이브가 계획 중입니다. 권장되는 마이그레이션 경로는 무엇입니까?

V50의 전력 범위에서 펌프 및 팬 애플리케이션의 경우 SINAMICS G120X가 Siemens의 현재 후속 플랫폼입니다. 펌프별 제어 기능, 에너지 최적화 및 필드버스 연결을 통해 동일한 37~250kW 범위를 다룹니다.

V50의 사이리스터 정류기와 달리 G120X는 향상된 전력 품질을 위해 IGBT 기반 액티브 프런트 엔드 옵션을 사용하거나 표준 구성에서 수동 다이오드 정류기를 사용합니다. 마이그레이션 계획은 두 플랫폼 간의 제어 배선, 매개변수화 및 필드버스 구성의 차이를 고려해야 합니다.

Siemens는 V50에서 G120X로의 전환을 위한 애플리케이션별 마이그레이션 지원 문서를 제공합니다.