Rev. History: Inverter for HVAC applications REV10 NBEL 05-12-2013 First draft REV11 NBEL 08-01-2013 Introdotte modifiche come da documento di FM/Darra REV12 NBEL 12/03/2014 A seguito incontro wk9/2014 carate REV13 NBEL 12/05/2014 Taglie monofase 10A, 16A REV14 NBEL 30/05/2014 Aggiunta specifica generatore 24V interno Table of Contents 1 Abstract...2 2 Descrizione...2 2.1 Specifiche...2 2.2 Connessioni...4 2.3 Dimensioni (valori massimi)...5 2.4 Funzioni...7 2.5 Protezioni...7 3 Normative/standards...7
1 Abstract Questo documento specifica i requirements per il drive trifase per applicazioni HVAC, adatto al pilotaggio di motori brushless a magneti permanenti sensorless (attraverso un algoritmo SMO) e motori asincroni (1*). (1*) NBEL REV11: La tolleranza regolazione della velocità dipende dalla parametrizzazione, non è una caratteristica propria dell'inverter. La richiesta funzionale per il pacchetto BRL è 0,5% su fondoscala, 1% per AS. 2 Descrizione Inverter trifase 400Vac con controllo sincrono delle correnti di fase (space vector), PWM 10kHz (max.), algoritmo di controllo della corrente PI, algoritmo di controllo della velocità PI. Montaggio retroquadro con dissipatore esterno (dimensioni sotto) doppia costruzione cold-plate e ventilazione forzata (ventola autocontrollata) 2.1 Specifiche Alimentazione 3x200-480VAc+10% Cat-I, isolamento 2500V peak (CEI60664-1) basic insulation. Max. CC current ai morsetti 100kA Uscita Taglia_A1: 10Arms (1*) Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 Alimentazione (REV13) Taglia_A2: 16Arms (1*) Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 Taglia_A3: 22Arms Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 Taglia_B1: 30Arms Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 Taglia_B2: 40Arms Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 2x230 +-10% Cat-I, isolamento 2500V peak (CEI60664-1) basic insulation. Max. CC current ai morsetti 100kA Uscita Taglia_A21: 10Arms Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 Taglia_A22: 16Arms Servizio S1, 300Hz max, @ C 60 Ambiente (lavoro) -Temp: -20/60 C, [V12]Previsto funzionamento a 70 C sul disspatore esterno con derating in corrente da definire (desiderata 20%) No condensazione sulla parte interna al quadro. Ammesso ciclo di riscaldamento per partenza a temperature inferiori allo zero.
-Umidità <95% (no condensazione) -Inquinamento non conduttivo classe 2 -altitudine (per modello aria forzata) <1000m senza derating (Verificare derating per funzionamento 2000m (desiderata 1%/100m) Soleggiamento diretto non ammesso - [V12]Verificare possibilità di alzare a 3 il grado di inquinamento interno e 4 il grado di inquinamento esterno. Esclusi Gas corrosivi - Pressione atmosferica 860..1060 mbar Stoccaggio -20..+70 C Soleggiamento diretto non ammesso Protezione IP20: interno quadro IP67: esterno quadro (lato dissipatore) Sicurezza Ingresso STO Precompliance per certificazione SIL2 (no certificazione) Protezioni termiche PTC temperatura dissipatore (lettura analogica) PTC temperatura interno quadro (lettura analogica) PTC temperatura motore (lettura digitale) Comunicazione MODBus-RTU Protocollo EVCO, RS485 Halfduplex. Max boud 115kbaud, tipo master/slave. Filtraggio (2*) Protezioni elettriche Morsettiere Filtro varistori+condensatori Y interno Short-circuit fasi motore (desat), overtemperature, overvoltage, i2t A vite (fissa) per potenza, a molla (fisse) per logica Filtro rete EMC esterno (per compliance EN61000) Fusibili e differenziale da prevedere esternamente Alimentazione ausiliaria 24Vdc, generata internamente REV14: generatore 24Vdc isolato 50W. Vin=480+10%, 230Vac-10%. Isolamento funzionale 2500Vac (riferimento di GND a terra). No PELV requirements. Da implementare su plug sostenuto da torrette come definito in dimensioni taglie. Dissipazione in aria non forzata. Ambiente -20/+60 C come da specifica inverter. Magazzinamento -40 C +70 C REV14: La alimentazione 24V verrà portata sui morsetti di uscita della base dell'inverter (connettori a molla) attraverso fusibile ripristinabile da 1.5A (assorbimento interno inverter 600mA MAX)
Conformità CE Certification body terza parte (2*) NBEL REV11: Il sistema è alimentato da rettificatore a ponte di diodi con in-charge limiter quindi non ha alcuna funzione attiva di PFC. E' previsto eventualmente il montaggio di un induttore esterno mono o tri-fase per limitare la corrente di ripple sul bus di condensatori. 2.2 Connessioni Esterne: Alimentazione 3P+T (*1) eventuale 2P+T per A1 e A2 25Arms, a vite p7.62 (cavo massimo 4mmq), puntale macchina [V13] Possibilità di connettori a FASTON (filo singolo) Motore 3P+T (e/o schermo) 25Arms, a vite p7.62 (cavo massimo 4mmq), puntale macchina [V13] Possibilità di connettori a FASTON (filo singolo) Induttanza lato DC 2P 25Arms, a vite p7.62 (cavo massimo 4mmq), puntale macchina Seriale modbus GND, TX, RX Molla, p2.54 (cavo max 1mm) STO STO1, STO2, GND (24V) Molla, p2.54 (cavo max 1mm) ENABLE power (abilitazione IGBT) EN+, EN- (optoisolato) (24V) Molla, p2.54 (cavo max 1mm) START (enable inseguimento reference) START+, START- (optoisolato) (24V) Molla, p2.54 (cavo max 1mm) OUT1 relè NC1, NO1, COM1: 250V, 1A max Molla, p2.54 (cavo max 1mm) OUT2 relè NC2, NO2, COM2: 250V, 1A max Molla, p2.54 (cavo max 1mm) REFERENCE 0-10V, AGND 0..20mA 4-20mA Molla, p2.54 (cavo max 1mm) La modalità dell'ingresso è configurabile con dip switch o montaggi parziali. Motor PTC PTC1, PTC2 Molla, p2.54 (cavo max 1mm) 24Vaux +24V, GND. Protezione interna a fusibile non ripristinabile. Molla, p2.54 (cavo max 1mm) Seriale programmazione GND, TX, RX, FLASH, BOOT_EN Connettore PS2
PLUG processore (1*) Strip 2 file QUEP Canale PWM Per eventuale plug encoder Per eventuale uscita 0-10V (4-20mA, 0-20mA) Controllo stepper Interfaccia L6207: IN1A IN2A ENABLE_A VREFA IN1B IN2B ENABLE_B VREFB SENSORE0 Alimentazioni 3v3, 5v, 24V CAN_TX, CAN_RX SPI interface Identificazione plug Microprocessor Reset IO-free?? Interfaccia CAN SPISOMIA, SPISIMO, SPICLK EXP0, EXP1 RESET_5V Programmazione/debug Vbus JTAG Connessione Vbus per eventuale clamp o integrazione condensatori Torrette a Vite max.4mmq Aux: LEDs Pulsante reset Pulsante default Address modbus red+yellow Reset allarmi Ripristino parametri di default 4 dip-switch
2.3 Dimensioni (valori massimi) Taglia Ax Dim MAX value (mm) H 240 L 140 H1 280 L1 200 D 190 D1 80 Dimensioni Taglie Bx da definire.
[REV12] La meccanica è da intendersi come un supporto in lamiera fissato al dissipatore che sostiene la scheda e fa da sede per il guscio plastico. Il guscio plastico sarà costruito in termoplastica nella fase prototipale (e in seguito da pressofusione eventualmente). L inverter deve poter essere venduto anche in forma open frame quindi il guscio plastico non deve avere proprietà funzionali ma solo protettive ed estetiche 2.4 Funzioni Precarica a relais + resistenza in charge limiter massima corrente di leakage = 10mA (filtro rete escluso) funzione deflussaggio da 150 300Hz (150Hz lato motore 2pp) low dead-time (<2us) possibilità di connessione tastierino esterno con funzioni di parametrizzazione e debug avanzate (LCD grafico) back-up dei parametri di funzionamento con set di default 'sicuro' (anche da pulsante) no frenata controllata (solo inerziale) controllo analogico temperatura dissipatore ventola ON/OFF termostato classificazione errori in fatale/warning (sui due relè uscita) gestione interna rampe di velocità feedback su bus di campo delle grandezze fisiche interessanti (speed, temperature, potenza, coppia, allarmi) gestione storico allarmi (su monitor PC o tastierino) NBEL REV11: la funzione di multivelocità tramite canali digitali non è possibile perchè non abbiamo gli I/O necessari. Funzione da prevedere tramite PLUG di espansione I/O NBEL REV11: lo spunto in partenza, le vibrazioni e le antirisonanze sono una caratteristica dell'applicazione (incluso compressore quindi) e non del drive, non vengono inserite specifiche per il drive, è comunque un punto critico per l applicazione e và tenuto presente nella progettazione. 2.5 Protezioni CC fase/fase Overtemperature motore Overtemperature dissipatore Overtemperature interno quadro Overvoltage Undervoltage Overcurrent fasi motore i 2 t NBEL REV11: Il guasto verso terra non è incluso in quanto servirebbe un TA specifico e comunque ha scarsa efficacia essendo il sistema già protetto da differenziale e da cortocircuito fase-fase. Il fusibile esterno verrà specificato in modo da evitare la rottura dei diodi interni a seguito di un cortocircuito delle fasi verso terra. Protezione fusibili di linea a differenziale da disporre esternamente all'inverter. 3 Normative/standards Emissione: EN60001-6-4 Immunity: EN61000-4-11, EN61000-6-2 Isolamenti: CEI60664-1 Normativa macchine: EN60204-1 Norma di prodotto (inverter a PWM): EN61800-5-1 Safety: EN61508 compatibilità Rhos MTBF > 100000 @50 C compatibilità silicon free UL solo listing componenti di potenza e alta tensione (no certificazione) vibrazione: IEC60068-2-6 (da verificare, la certificazione è complessa)