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电力电子功率硬件模组 — YXPHM-TP210b-II交流系列
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电力电子功率硬件模组 — YXPHM-TP210b-II交流系列

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。
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产品描述

 

一、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:

 

图1 YXPHM-TP型号说明

 

三相桥式全控型变流器在新能源变流器、电机控制、电能质量控制等应用中都非常广泛,其主要由IGBT、二极管、IGBT驱动电路、CPU信号处理单元、继电器、熔断器、传感器、散热器、电容等组成,目前市面上已经具有三相桥式结构集成在一起的IGBT模块,有IGBT驱动保护电路模块,但很少提供从CPU控制器、传感器都包含在一起的开放式结构的功率硬件模组,用户在实际应用中,依然不得不投入很大的精力,选购与评估相关的传感器与设计相关硬件电路,在小批量应用中,硬件成本居高不下。

 

二、YXPHM-TP210b-II功率硬件

 

图2为YXPHM-TP210b-II的主电路拓扑示意图:

 

图2 YXPHM-TP210b-II主电路拓扑示意

 

上图显示主电路拓扑为三相两电平桥式架构,功率开关器件采用智能功率模块IPM。表1为其主要参数。

 

 

表1  YXPHM-TP210b-II主要参数表

 

图3为YXPHM-TP210b-II的内部功能框图: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三相交流电流、三相交流电压、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,从而可以实现直流变交流或者交流变直流能量双向流动。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DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等。

 

 

图3 YXPHM-TP210b-II型变流器内部功能框图

 

图4为实物图片,采用亚格力材料封装。尺寸为:43*31*27cm,可以平放在桌子上面,故称作桌面型功率模块。

 

 

图4  YXPHM-TP210b-II实物图

 

三、YXPHM-TP210b-II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,最多可以控制两组三相两电平全桥;

RS485:2通道,支持MODBUS通信协议;

LAN:1路100M网口,用于调试输入输出信息;

过流保护电路:1组;

过压保护电路:1组;

继电器:3个,用于控制功率级别接触器等;

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;

LCD:1个,用于查看运行信息;

 

3.2 功率单元

 

IPM:三菱公司PM50RLA120、PM75RLA120、PM150RLA120,根据功率等级进行选择,电流等级分别为50A,75A,150A,直流侧电压等级为1200V;

滤波电路:可以根据用户需求定制,默认为LC滤波电路;

母线电容:采用串并式组合,默认为1500uF/630V,也可以配置为1020uF/900V;

散热器:采用高导热铝材料;

 

3.3 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,经过调理电路增大或者跟随进入ADC单元;

电压采集:8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:选择PT100铂电阻,主要监测散热器温度,目的式时刻监测开关器件的工作温度。

 

3.4 RCP控制器接口单元

 

当前,RCP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。

 

3.5 YXPHM-TP210b-II接口

 

YXPHM-TP210b-II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;

直流侧端子为直流母线端子正负极;

交流侧端子为交流母线端子A、B、C。

 

四、YXPHM-TP210b-II开放性

 

研旭研发的YXPHM系列产品最大的特点就是开放性,目的是全面支撑用户二次开发。所能提供的资料为:

所有硬件图纸,包含原理图和PCB图(PDF格式);

内部布线图;

DSP运行源代码,包含但不限于程序主框架、硬件驱动功能、硬件配置功能、通讯功能、保护功能、编码器功能、采样功能、滤波函数、SVPWM算法等。;

设备操作说明书;

硬件开发设计说明;

软件开发设计说明(需选配软件资源开放);

 

用户获取以上资料后,可以从硬件、软件两个方面进行深度研究,硬件方面可以了解这类变流器的设计思路,以及一些特定成熟的电路。软件方面不仅可以从编程技巧等基础方面获取经验,而且更可以从探究、验证自己的控制算法等理论方面获得成果。

 

五、YXPHM-TP210b-II出厂状态

 

YXPHM-TP2xb-II默认出厂程序为直流侧600V以内,交流侧通过调压器连接电网,实现逆变或者整流功能。

所以,在采购前用户一定要给出自己的需求。

YXPHM-TP2xb-II交流侧可以连接变压器或者调压器,因此出厂时研旭会根据用户的需求进行程序更改。

 

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