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YXPHM-TAB05-S三有源橋直流變流模塊
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YXPHM-TAB05-S三有源橋直流變流模塊

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。
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產品描述

一、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:

 

 

圖1 YXPHM型號說明

 

隨著科學技術的發展和工業現場的需要,越來越多的功率變換器需要實現能量雙向流動的功能。雙向直流變換器(Bidirectional DC-DC Converter, BDC)作為連接兩個直流母線的橋梁。作為一種隔離型雙向直流變換器,三相雙有源橋式(TAB)直流變換器具有電氣隔離、高功率密度、寬電壓傳輸范圍和易于實現軟開關等優點。

 

二、YXPHM-TAB05-S功率硬件

 

圖2為YXPHM-TAB05-S的主電路拓撲示意圖:

 

 

圖2 YXPHM-TAB05-S主電路拓撲示意

 

 

上圖顯示主電路拓撲為三有源TAB橋式架構,功率開關器件采用碳化硅(SIC)功率模塊。表1為其主要參數。

 

表1  YXPHM-TAB05-S主要參數表

 

三、TAB變流器主體

 

3.1  TAB變流器整體介紹

 

TAB變流器整體視圖如圖3所示,TAB變流器主體安裝在長方體亞克力機箱內,亞克力頂蓋裝有觸摸顯示屏,可實時顯示變流器三個端口直流電壓、電流等信息。當使用自帶DSP核心板控制器時,顯示屏可實現開關機、電壓電流控制等功能。

 

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??梢云椒旁谧雷由厦?,故稱作桌面型功率模塊。長*寬*高(mm): 480*380*245。

 

因客戶定制參數不同,具體以實際為準。

 

圖3  YXPHM-TAB05-S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。

 

3.2  TAB變流器內部模塊介紹

 

TAB變流器主要由SiC全橋電路、輔助電感、高頻變壓器、預充電電阻、直流接觸器、散熱器等構成。TAB變流器中輔助電感和高頻變壓器位置在亞克力箱體前部。其中高頻變壓器T的變比為10:5:3,端口1輔助電感L1的感值為20uH, 端口2輔助電感L2的感值為10uH, 端口3輔助電感L3的感值為6uH。

 

接下來以端口1為例介紹分立元件基本布局及接線情況:SiC全橋由4個SiC單管組成,驅動板在全橋的上方;AC1和AC2是引出的兩個橋臂的中點,其中AC1與電感相連,電感另一端連接到高頻變壓器的同名端,異名端則連接到AC2端子上;板載電流傳感器位置在直流的負極上,電流互感器加在了高頻變壓器的異名端。

 

 

3.3 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;

 

3.4 采集調理單元

  • 電流采集:6通道,采用電流霍爾傳感器以及電流互感器,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:3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:外接NTC-10K熱面電阻,時刻監測功率器件的工作溫度。

 

3.5 功率單元

  • SiC器件:安森美公司NVH4L040N120SC1-D,導通內阻40mΩ,電流等級為58A,電壓等級為1200V;
  • 母線電容:采用串聯形式,默認使用1000uF/350V電容,等效電容為500uF/700V,可依據電壓等級、功率等參數進行定制;
  • 散熱器:采用高導熱鋁材料;標配3只0824風機加強散熱。

 

3.6  TAB變流器外部端子

圖2.2為TAB變流器亞克力機箱外部端子側視圖,功率端子采用4mm香蕉插座,可使用4mm香蕉插頭電子線連接外部電源,也可以使用M6壓線端子。輔助供電端子采用的是三芯品字插座,直接通過三插電源線接入100~240V市電。

 

圖2.2 TAB變流器外部接線端子

 

3.7 人機界面

 

 

 

 

3.8 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??旖?、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-TAB05-S與SP2000控制器實物圖

 

圖7 YXPHM-TAB05-S與SP6000仿真機實物圖

 

四、測試報告

一、測試設備

電壓探頭:泰克P5200A,P5200

電流探頭:Ion Physics Corp   CM-100-MM

示波器:泰克MDO3054

電源:研旭雙向儲能變流器、研旭5kW四開關Buck-Boost變流器、研旭10kW雙向DCDC變流器

 

二、測試波形

黃色CH1:端口1 H橋輸出電壓波形

藍色CH2:端口3 H橋輸出電壓波形

粉色CH3:端口2 H橋輸出電壓波形

 

1、測試條件

端口1電壓:400±10VDC

端口2電壓:200±5VDC

端口3電壓:120±2VDC

端口2功率:3.0kW

開關頻率:50.00kHz

綠色CH4:端口2電感電流

功率正向流動:能量流向端口2;功率反向流動:能量流出端口2。

 

圖4.1 功率正向流動波形

 

圖4.2 顯示屏信息

 

圖4.3 功率反向流動波形

 

圖4.4 顯示屏信息

 

2、測試條件

端口1電壓:400±10VDC

端口2電壓:200±5VDC

端口3電壓:120±2VDC

端口3功率:1.8kW

開關頻率:50.00kHz

綠色CH4:端口3電感電流

功率正向流動:能量流向端口3;功率反向流動:能量流出端口3。

 

圖4.5 功率正向流動波形

 

圖4.6 顯示屏信息

 

圖4.7 功率反向流動波形

 

圖4.8 顯示屏信息

 

未找到相應參數組,請于后臺屬性模板中添加
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