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電力電子功率硬件模組——YXPHM-DCC10b-II直流系列

作者:15952092350時間:2019-11-28

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-DC系列產品主要型號參考如1所示

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1 YXPHM-DC型號說明

DCDC直流變換器,從電壓角度分成升壓型、降壓型或者升降壓型,從能量流動角度分成單向型和雙向型。YXPHM-DCC10b-II為雙向Buck-Boost變換器,可進行兩路或者三路交錯并聯形式提高變換器的容量。默認情況下,YXPHM-DCC10b采用IPM智能功率模塊,若客戶有其他需求可以提出定制需求。

二、YXPHM-DCC10b-II功率硬件

2為YXPHM-DCC10b-II的主電路單路拓撲示意圖:

3YXPHM-DCC10b-II的主電路兩路交錯并聯拓撲示意圖:

4YXPHM-DCC10b-II的主電路三路交錯并聯拓撲示意圖:

 

 

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2 YXPHM-DCC10b-II主電路拓撲示意

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3 YXPHM-DCC10b-II主電路兩路交錯并聯拓撲示意

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4 YXPHM-DCC10b-II主電路三路交錯并聯拓撲示意

 

 

上圖顯示主電路拓撲為Buck-Boost架構,功率開關器件采用智能功率模塊IPM。可根據容量選擇雙路或者三路交錯并聯連接。表1為其主要參數。

序號

參數

參數值

1

額定有功

1-10kw

2

輸入端電壓

<750V

3

輸出端電壓

<750V

4

直流最大電流

20A

5

效率區間

95%

6

噪聲

79.4dB

7

運行溫度

-5+50

8

死區時間

2uS

9

開關頻率

<20kHZ

10

傳感器輸范圍

±50A

 

1  YXPHM-DCC10b-II主要參數表

3YXPHM-DCC10b-II的內部功能框圖: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高壓側電壓電流、低壓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,從而可以實現升降壓能量雙向流動。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DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等

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3 YXPHM-DCC10b-II型變流器內部功能框圖

5為實物圖片,采用亞格力材料封裝。尺寸為:43*31*27cm,可以平放在桌子上面,故稱作桌面型功率模塊。

 

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5  YXPHM-DDC10b-II實物圖

三、YXPHM-DCC10b-II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,最多可以控制兩組三相兩電平全橋;

RS485:2通道,支持MODBUS通信協議;

LAN:1路100M網口,用于調試輸入輸出信息;

過流保護電路:1組;

過壓保護電路:1組;

繼電器:3個,用于控制功率級別接觸器等;

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;

LCD:1個,用于查看運行信息;

3.2 功率單元

IPM:三菱公司PM50RLA120,根據功率等級進行選擇,電流等級分別為50A,75A,150A,直流側電壓等級為1200V;

濾波電路:可以根據用戶需求定制,默認為LC濾波電路;

母線電容:采用串并式組合,默認為1500uF/630V,也可以配置為1020uF/900V;

散熱器:采用高導熱鋁材料;

3.3 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,經過調理電路增大或者跟隨進入ADC單元;

電壓采集:8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:選擇PT100鉑電阻,主要監測散熱器溫度,目的式時刻監測開關器件的工作溫度。

3.4 RCP控制器接口單元

當前,RCP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。

3.5 YXPHM-DCC10b-II接口

     YXPHM-DCC10b-II共有3類接口,分別為輔助220V供電端子,直流低壓側端子,直流高壓側端子。

輔助220V端子用于為模塊內部控制器電路供電;

四、YXPHM-DCC10b-II開放性

     研旭研發的YXPHM系列產品最大的特點就是開放性,目的是全面支撐用戶二次開發。所能提供的資料為:

所有硬件圖紙,包含原理圖和PCB圖(PDF格式)

內部布線圖;

DSP運行源代碼,包含但不限于程序主框架、硬件驅動功能、硬件配置功能、通訊功能、保護功能、編碼器功能、采樣功能、濾波函數、算法等。

設備操作說明書;

硬件開發設計說明;

軟件開發設計說明(需選配軟件資源開放)

但是此部分資料并非標配內容,需要用戶根據自己情況選配。

    用戶獲取以上資料后,可以從硬件、軟件兩個方面進行深度研究,硬件方面可以了解這類變流器的設計思路,以及一些特定成熟的電路。軟件方面不僅可以從編程技巧等基礎方面獲取經驗,而且更可以從探究、驗證自己的控制算法等理論方面獲得成果。

五、YXPHM-DCCb-II出廠狀態

YXPHM-DCC10b-II默認出廠程序為直流低壓150-300V,直流高壓輸出低于600V,實現升降壓功能。若有不同要求,在采購前用戶要給出自己的需求。

 




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