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SOLUTION

電力電子功率硬件模組

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：

關鍵詞：

雙三相電機驅動器

六相電機驅動器

非標電機驅動器

多相電機驅動器

所屬分類：

雙三相電機驅動器（六相電機驅動器）

電力電子功率硬件設計

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方案介紹

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-TP型號說明

相對于傳統的三相電機,多相電機具有可實現低壓大功率,轉矩脈動小和可靠性高等突出優點,在供電電壓受限但又要求高功率等級和可靠性的場合,如船舶推進系統,電動車牽引系統,核電站水循環系統等。多相電機由于其優越的性能而得到了高度的重視，在電力推進系統中多相永磁同步電機較直流電機和異步電機有體積小,效率高,可靠性高,轉矩脈動小,可冗余控制等優點;因此多相永磁同步電機在電力推進系統中正得到越來越廣泛的應用。
二、YXPHM-SPM350a-I功率硬件
圖2為YXPHM-SPM350a-I的主電路拓撲示意圖：

圖2 YXPHM-SPM350a-I主電路拓撲示意

上圖顯示主電路拓撲為六相三電平橋式架構，功率開關器件采用三電平半橋模塊。下表為其主要參數。

YXPHM-SPM350a-I
序號	參數	參數值
1	額定功率	50kW
2	直流電壓	≤800Vdc
3	直流電流	≤65A
4	交流電壓	≤450Vac
5	交流電流	≤40A
6	開關頻率	≤20kHz
7	效率	≤95%
8	死區	1us
9	工作環境溫度	-5℃至45℃
10	電流傳感器范圍	≤100A
11	冷卻方式	強制風冷
12	封裝形式	工業機箱

表1 YXPHM-SPM350a-I主要參數表

主控CPU采用目前流行的DSP，型號為TI公司的TMS320F28377，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、六相交流電壓、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DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等。
圖3為實物圖片，采用4U機箱封裝，尺寸為：450*440*177mm（長寬高）。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、繼電器等）、接口單元和人機界面等組成。

圖3 YXPHM-SPM350a-I實物圖

三、YXPHM-SPM350a-I組成
3.1 主控單元
DSP：TI公司TMS320F28377，32位浮點型，200MHz主頻。
AD采集：20通道，支持電壓、電流和溫度采樣；
PWM：24通道；
RS485：2通道，支持MODBUS通信協議；
過流保護電路：6組；
過壓保護電路：6組；
接觸器：1個，用于直流母線電容預充電；
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7寸工業觸摸屏，用于查看運行信息；
3.2 采集調理單元
電流采集：9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：使用IGBT模塊內部封裝的NTC-5K電阻，時刻監測功率模塊內部的工作溫度。
3.3 功率單元
IGBT模塊：英飛凌公司F3L100R12W2H3_B11，電流等級分別為100A，電壓等級為1200V；
母線電容：采用串并式組合，默認單個電容為680uF/450V，總等效電容為3400uF/900V；
散熱器：采用高導熱鋁材料；

3.4 接口單元

圖4 模塊接口單元示意圖
YXPHM-SPM350a-I共有4類接口，分別為輔助220V供電端子、RS485通信接口、外擴RCP接口以及功率接線端子。
輔助220V端子用于為模塊內部板卡、控制器、組態屏等供電；
RS485通訊接口：方便工業現場通過MODBUS-RTU遠程調控；
外擴RCP接口：將控制算法所需要的ADC接口和PWM接口引出，便于使用RCP對電機驅動器開發研究；
功率端子：包括直流端子以及交流端子，直流端子包含DC+、DC-；交流端子包含U1、V1、W1、U2、V2和W2。
3.5 人機界面

圖5 YXPHM-SPM350a-I人機界面示意圖

YXPHM-SPM350a-I模塊具備7寸觸控液晶屏，人機界面與變流模塊通訊交互，可觀測變流器實時數據，并可設定電機轉速。
四、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。