新品发布 | YXPHM-SPM10-I六相电机驱动变流模块


1、YXPHM系列简介

 

YXPHM系列采用基于模型设计的理念,脱胎于研旭成熟产品光伏并网逆变器与风机变流器等成熟产品,又结合了研旭多年的模块化组件与开放式平台研发经验,对该拓扑结构与驱动电路、传感器电路、信号处理电路进一步集成,同时提供实际控制器接口、快速原型控制器结构与实际控制器模块,为用户提供性价比更好的模块化产品。

 

YXPHM系列产品主要型号参考如图1所示:

 

 

相对于传统的三相电机,多相电机具有可实现低压大功率,转矩脉动小和可靠性高等突出优点,在供电电压受限但又要求高功率等级和可靠性的场合,如船舶推进系统,电动车牵引系统,核电站水循环系统等。多相电机由于其优越的性能而得到了高度的重视,在电力推进系统中多相永磁同步电机较直流电机和异步电机有体积小,效率高,可靠性高,转矩match脉动小,可冗余控制等优点;因此多相永磁同步电机在电力推进系统中正得到越来越广泛的应用。

 

2、YXPHM-SPM10-I功率硬件

 

 

上图显示主电路拓扑为六相两电平桥式架构,功率开关器件采用IGBT功率模块。

 

表1  YXPHM-SPM10-I主要参数表

 

主控CPU采用目前流行的DSP,型号为TI公司的TMS320F28335,其32位浮点处理能力,非常适用于变流器控制场合。通过传感器分别采集六相交流电流、直流侧电压、电流以及温度等信息送给DSP,然后DSP经过特定的算法,输出PWM调制波控制开关器件,从而可以实现输出交流电压。除此之外,信号处理电路还预留的外部控制器接口,方便对接RCP控制器,如YXSPACE、DSPACE、RT-LAB、StarsimRCP、SPEEDGOAT、PLEX等。

 

功率模块采用亚格力材料封装。可以平放在桌子上面,故称作桌面型功率模块。

 

图4  YXPHM-SPM10-I实物图

 

功率模块硬件板卡方面主要由主控单元、采集调理单元、功率单元(包含功率模块、散热器、电容板、驱动单元等)、接口单元等组成。

 

3、YXPHM-SPM10-I组成

 

3.1 主控单元

 

● DSP:TI公司TMS320F28335,32位浮点型,150MHz主频。

● 电流采集:8通道,支持霍尔电流传感器;

● 电压采集:8通道,支持交流、直流电压采集;

● PWM:12通道,可以控制一组六相两电平拓扑;

● RS485:1通道,支持MODBUS通信协议;

● CAN:1通道,预留通信接口;

● 过流保护电路:3组;

● 过压保护电路:2组;

● 控制电路:3个,用于控制功率级别接触器、风机等;

● 外扩模拟接口:1个,用于与RCP控制器连接;

● 外扩数字接口:1个,用于与RCP控制器连接;

 

3.2 采集调理单元

 

● 电流采集:8通道,用电流霍尔传感器,其输出为电流型,经过调理电路放大或者跟随进入ADC单元;

● 电压采集:6通道,采用差分电路形式采集,交流、直流电压均可进行调理采集;

● 温度采集:使用IGBT模块内部封装的NTC-5K电阻,时刻监测功率模块内部的工作温度。

 

3.3 功率单元

● IGBT模块:英飞凌公司FS100R12KT4G,电流等级分别为100A,直流侧电压等级为1200V;

● 母线电容:采用串并式组合,默认使用680uF/450V电容,总等效电容为1360uF/900V;

● 散热器:采用高导热铝材料;

 

3.4 卸荷单元

 

 

卸荷电路功率部分主要由 IGBT、功率二极管、卸荷电阻以及薄膜电容组成。卸荷电阻一端连接 DC+,一端连接到B,直流母线正负极则分别与DC+、DC-连接。

 

3.5 接口单元

 

 

 YXPHM-SPM10-I共有3类接口,分别为辅助220V供电端子,直流侧端子,交流测端子。

● 辅助220V端子用于为模块内部控制器电路供电;

● DC+、DC-端子为直流母线端子正负极;

● U1、V1、W1、U2、V2、W2为交流侧输出端子;

 

4、PRCP系统—PHM模块+RCP控制器

 

当前,YXSPACE系列快速原型控制器备受大家关注,由于其支持模型下载功能,非常快捷、方便的验证控制算法。因此为了提高功率模块的使用场合,特将功率模块的模拟采集部分以及数字控制部分通过DB25接口外扩出来,直接与RCP控制器对接,便于RCP直接控制。

 

图6 YXPHM-SPM10-I与SP2000
 
控制器实物图
 
图7 SP2000快速原型控制器图

 

5、常见控制策略

 

(1)电流矢量控制

(2)空间矢量SVPWM控制

(3)直接转矩控制   

 

6、测试现场

 

 

 

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