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研旭電力電子功率硬件--多電平MMC變流控制系統YXPHM-MMC500

研旭電力電子功率硬件--多電平MMC變流控制系統YXPHM-MMC500

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【摘要】:
研旭電力電子功率硬件--多電平MMC變流控制系統YXPHM-MMC500

一、概述YXPHM系列功率模塊簡介

南京研旭公司最新研發推出了YXPHM系列工業級電力電子功率模塊--多電平MMC變流控制系統YXPHM-MMC500,YXPHM系列模塊是面向高校實驗室、科研院所以及成品電力電子制造廠商的系列功率拓撲模塊。具備穩定的可靠性和良好的擴展性,種類豐富,囊括了現今主流的電力電子拓撲結 構。外殼采用透明的亞克力板材,美觀實用,用戶可以方便觀察內部的硬件結構,簡潔的輸入輸出設計,減去用戶對模塊中間環節的困擾,讓用戶更專注的投入到核心研發中。

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。

二、YXPHM-MMCFB01全橋模塊

模塊化多電平變換器(modular multilevel converter,MMC)是級聯型多電平換流器中的一種新型結構,在中高壓應用領域具有很大的優勢。與目前主要的二極管鉗位型等多電平拓撲相比,MMC 可以用在電平數很高的情況下,并且損耗小、輸出諧波小、冗余性好。相比于級聯 H 橋結構,MMC 中的直流母線可避免電容分散而引起的中頻變壓器數目較多的問題。MMC 每個子模塊結構簡單,控制相對容易,可以無限拓展?,F階段 MMC 在高電壓、大電流應用領域已有直流輸電的工程實例。

相比傳統的兩電平、三電平變換器,MMC采用子模塊級聯的方式取代了IGBT器件的直接串聯,不存在IGBT的動態均壓問題,安裝維護容易,易于擴大容量。而相比CHB,MMC省去了移相變壓器,使子模塊數目與承載功率不再受限制,通過增加子模塊數目可靈活地擴展其電壓和功率等級。


YXPHM-MMCFB01模塊拓撲

 

上圖主電路拓撲為電路拓撲架構,功率開關器件采用英飛凌公司的IKW50N60DTP功率管。

 


YXPHM-MMCFB01模塊實物圖

 

三、多電平MMC變流控制系統

系統參數:
1.最大功率15kW,最大電流25A;
2.交流電壓380V,直流電壓200V-800V;
3.每相可單獨運行,每個橋臂含子模塊個數為 N=4,每相共2N個子模塊,單相共計4N個模塊,三相共計6N個模塊;
4.單個模塊最高耐壓650VDC,最大電流25A;
5.模塊可選擇半橋/全橋拓撲來使用;
6.模塊內部集成了驅動及采樣電路; 
7.模塊板載硬件、軟件雙重保護,過壓、過流保護;
8.子模塊為插拔式,配套3U機箱,方便組柜,美觀大方;
9.子模塊電容和橋臂電感的取值可以靈活調整;關鍵測量點引出;
10.模塊能輸出母線電壓值、交流側電流值,FB故障信號;
11.LED燈指示電源、運行、故障等狀態。
12.開放功率硬件原理圖,硬件編程接口

拓撲結構:


實物圖:

 

四、SP6000快速原型控制器

研旭公司推出的YXSPACE產品系列,能夠將用戶設計的圖形化的高級語言編寫的控制算法(Simulink)轉換成DIDO、AIAO量,完成實際硬件控制。同時通過YX-VIEW6000監控組態軟件,對控制器進行實時監控,從而完成模型的調試與驗證。其基本控制框圖如下所示:

 

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建,通過研旭提供的simulink驅動庫,將模型中的接口與硬件驅動接口綁定后,通過編譯工具產生可執行文件,下載至SP6000仿真機中運行,對被控對象進行實際控制。

研旭SP6000仿真機配套軟件YXSPACE-VIEW6000(以下簡稱VIEW6000)主要用于配置仿真機外設的工作模式,同時可以實時監測控制過程中的各類運行量,包括采集量、中間控制變量等。VIEW6000采用組態式架構,用戶只需隨意托拉控件就可以搭建屬于自己的監控界面。用戶可以借助6類控件,可以便捷的了解仿真機的控制過程。

研旭SP6000仿真機,采用插卡式結構,基本配置包含CPU板卡、2塊模擬采集ADC板卡、模擬輸出DAC板卡、數字輸出DO板卡、數組輸入DI板卡、兩塊脈寬調制PWM板卡、正交編碼QEP/捕獲CAP板卡。其板卡配置安裝圖如下:

 

 

上位機監控軟件VIEW6000軟件,采用組態式交互界面,方便用戶靈活、方便的查看仿真機的工作信息。

 

 

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