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新品發布 | YXPHM-SPM10-I六相電機驅動變流模塊

新品發布 | YXPHM-SPM10-I六相電機驅動變流模塊

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【摘要】:
YXPHM系列采用基于模型設計的理念,脫胎于研旭成熟產品光伏并網逆變器與風機變流器等成熟產品,又結合了研旭多年的模塊化組件與開放式平臺研發經驗,對該拓撲結構與驅動電路、傳感器電路、信號處理電路進一步集成,同時提供實際控制器接口、快速原型控制器結構與實際控制器模塊,為用戶提供性價比更好的模塊化產品。

1、YXPHM系列簡介

 

YXPHM系列采用基于模型設計的理念,脫胎于研旭成熟產品光伏并網逆變器與風機變流器等成熟產品,又結合了研旭多年的模塊化組件與開放式平臺研發經驗,對該拓撲結構與驅動電路、傳感器電路、信號處理電路進一步集成,同時提供實際控制器接口、快速原型控制器結構與實際控制器模塊,為用戶提供性價比更好的模塊化產品。

 

YXPHM系列產品主要型號參考如圖1所示:

 

 

相對于傳統的三相電機,多相電機具有可實現低壓大功率,轉矩脈動小和可靠性高等突出優點,在供電電壓受限但又要求高功率等級和可靠性的場合,如船舶推進系統,電動車牽引系統,核電站水循環系統等。多相電機由于其優越的性能而得到了高度的重視,在電力推進系統中多相永磁同步電機較直流電機和異步電機有體積小,效率高,可靠性高,轉矩match脈動小,可冗余控制等優點;因此多相永磁同步電機在電力推進系統中正得到越來越廣泛的應用。

 

2、YXPHM-SPM10-I功率硬件

 

 

上圖顯示主電路拓撲為六相兩電平橋式架構,功率開關器件采用IGBT功率模塊。

 

表1  YXPHM-SPM10-I主要參數表

 

主控CPU采用目前流行的DSP,型號為TI公司的TMS320F28335,其32位浮點處理能力,非常適用于變流器控制場合。通過傳感器分別采集六相交流電流、直流側電壓、電流以及溫度等信息送給DSP,然后DSP經過特定的算法,輸出PWM調制波控制開關器件,從而可以實現輸出交流電壓。除此之外,信號處理電路還預留的外部控制器接口,方便對接RCP控制器,如YXSPACE、DSPACE、RT-LAB、StarsimRCP、SPEEDGOAT、PLEX等。

 

功率模塊采用亞格力材料封裝。可以平放在桌子上面,故稱作桌面型功率模塊。

 

圖4  YXPHM-SPM10-I實物圖

 

功率模塊硬件板卡方面主要由主控單元、采集調理單元、功率單元(包含功率模塊、散熱器、電容板、驅動單元等)、接口單元等組成。

 

3、YXPHM-SPM10-I組成

 

3.1 主控單元

 

● DSP:TI公司TMS320F28335,32位浮點型,150MHz主頻。

● 電流采集:8通道,支持霍爾電流傳感器;

● 電壓采集:8通道,支持交流、直流電壓采集;

● PWM:12通道,可以控制一組六相兩電平拓撲;

● RS485:1通道,支持MODBUS通信協議;

● CAN:1通道,預留通信接口;

● 過流保護電路:3組;

● 過壓保護電路:2組;

● 控制電路:3個,用于控制功率級別接觸器、風機等;

● 外擴模擬接口:1個,用于與RCP控制器連接;

● 外擴數字接口:1個,用于與RCP控制器連接;

 

3.2 采集調理單元

 

● 電流采集:8通道,用電流霍爾傳感器,其輸出為電流型,經過調理電路放大或者跟隨進入ADC單元;

● 電壓采集:6通道,采用差分電路形式采集,交流、直流電壓均可進行調理采集;

● 溫度采集:使用IGBT模塊內部封裝的NTC-5K電阻,時刻監測功率模塊內部的工作溫度。

 

3.3 功率單元

● IGBT模塊:英飛凌公司FS100R12KT4G,電流等級分別為100A,直流側電壓等級為1200V;

● 母線電容:采用串并式組合,默認使用680uF/450V電容,總等效電容為1360uF/900V;

● 散熱器:采用高導熱鋁材料;

 

3.4 卸荷單元

 

 

卸荷電路功率部分主要由 IGBT、功率二極管、卸荷電阻以及薄膜電容組成。卸荷電阻一端連接 DC+,一端連接到B,直流母線正負極則分別與DC+、DC-連接。

 

3.5 接口單元

 

 

 YXPHM-SPM10-I共有3類接口,分別為輔助220V供電端子,直流側端子,交流測端子。

● 輔助220V端子用于為模塊內部控制器電路供電;

● DC+、DC-端子為直流母線端子正負極;

● U1、V1、W1、U2、V2、W2為交流側輸出端子;

 

4、PRCP系統—PHM模塊+RCP控制器

 

當前,YXSPACE系列快速原型控制器備受大家關注,由于其支持模型下載功能,非常快捷、方便的驗證控制算法。因此為了提高功率模塊的使用場合,特將功率模塊的模擬采集部分以及數字控制部分通過DB25接口外擴出來,直接與RCP控制器對接,便于RCP直接控制。

 

圖6 YXPHM-SPM10-I與SP2000
 
控制器實物圖
 
圖7 SP2000快速原型控制器圖

 

5、常見控制策略

 

(1)電流矢量控制

(2)空間矢量SVPWM控制

(3)直接轉矩控制   

 

6、測試現場

 

 

 

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