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YXPHM-TAB05-S三有源橋直流變流模塊

關(guān)鍵詞：

功率硬件模組

所屬分類：

YXPHM-功率硬件模組

三端口有源橋直流變流模塊

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產(chǎn)品描述

一、YXPHM系列簡(jiǎn)介

YXPHM系列采用基于模型設(shè)計(jì)的理念，脫胎于研旭成熟產(chǎn)品光伏并網(wǎng)逆變器與風(fēng)機(jī)變流器等成熟產(chǎn)品，又結(jié)合了研旭多年的模塊化組件與開(kāi)放式平臺(tái)研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)電路、傳感器電路、信號(hào)處理電路進(jìn)一步集成，同時(shí)提供實(shí)際控制器接口、快速原型控制器結(jié)構(gòu)與實(shí)際控制器模塊，為用戶提供性價(jià)比更好的模塊化產(chǎn)品。

YXPHM系列產(chǎn)品主要型號(hào)參考如圖1所示：

圖1 YXPHM型號(hào)說(shuō)明

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要，越來(lái)越多的功率變換器需要實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)的功能。雙向直流變換器（Bidirectional DC-DC Converter, BDC）作為連接兩個(gè)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(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。

二、YXPHM-TAB05-S功率硬件

圖2為YXPHM-TAB05-S的主電路拓?fù)涫疽鈭D：

圖2 YXPHM-TAB05-S主電路拓?fù)涫疽?/span>

上圖顯示主電路拓?fù)錇槿性碩AB橋式架構(gòu)，功率開(kāi)關(guān)器件采用碳化硅（SIC）功率模塊。表1為其主要參數(shù)。

表1 YXPHM-TAB05-S主要參數(shù)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(zhǎng)方體亞克力機(jī)箱內(nèi)，亞克力頂蓋裝有觸摸顯示屏，可實(shí)時(shí)顯示變流器三個(gè)端口直流電壓、電流等信息。當(dāng)使用自帶DSP核心板控制器時(shí)，顯示屏可實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)機(jī)、電壓電流控制等功能。

主控CPU采用目前流行的DSP，型號(hào)為T(mén)I公司的TMS320F28335，其32位浮點(diǎn)處理能力，非常適用于變流器控制場(chǎng)合。通過(guò)傳感器分別采集六相交流電流、直流側(cè)電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經(jīng)過(guò)特定的算法，輸出PWM調(diào)制波控制開(kāi)關(guān)器件，從而可以實(shí)現(xiàn)輸出交流電壓。除此之外，信號(hào)處理電路還預(yù)留的外部控制器接口，方便對(duì)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(zhǎng)*寬*高（mm）： 480*380*245。

因客戶定制參數(shù)不同，具體以實(shí)際為準(zhǔn)。

圖3 YXPHM-TAB05-S實(shí)物圖

功率模塊硬件板卡方面主要由主控單元、采集調(diào)理單元、功率單元（包含功率模塊、散熱器、電容板、驅(qū)動(dòng)單元等）、接口單元等組成。

3.2 TAB變流器內(nèi)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(yù)充電電阻、直流接觸器、散熱器等構(gòu)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(lái)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(gè)SiC單管組成，驅(qū)動(dòng)板在全橋的上方；AC1和AC2是引出的兩個(gè)橋臂的中點(diǎn)，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(fù)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(diǎn)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?fù)洌?/span>
RS485：1通道，支持MODBUS通信協(xié)議；
CAN：1通道，預(yù)留通信接口；
過(guò)流保護(hù)電路：3組；
過(guò)壓保護(hù)電路：2組；
控制電路：3個(gè)，用于控制功率級(jí)別接觸器、風(fēng)機(jī)等；
外擴(kuò)模擬接口：1個(gè)，用于與RCP控制器連接；
外擴(kuò)數(shù)字接口：1個(gè)，用于與RCP控制器連接；

3.4 采集調(diào)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(jīng)過(guò)調(diào)理電路放大或者跟隨進(jìn)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(jìn)行調(diào)理采集；
溫度采集：外接NTC-10K熱面電阻，時(shí)刻監(jiān)測(cè)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(dǎo)通內(nèi)阻40mΩ，電流等級(jí)為58A，電壓等級(jí)為1200V；
母線電容：采用串聯(lián)形式，默認(rèn)使用1000uF/350V電容，等效電容為500uF/700V,可依據(jù)電壓等級(jí)、功率等參數(shù)進(jìn)行定制；
散熱器：采用高導(dǎo)熱鋁材料；標(biāo)配3只0824風(fēng)機(jī)加強(qiáng)散熱。

3.6 TAB變流器外部端子

圖2.2為T(mén)AB變流器亞克力機(jī)箱外部端子側(cè)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(guò)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(jī)界面

3.8 PRCP系統(tǒng)—PHM模塊+RCP控制器

當(dāng)前，YXSPACE系列快速原型控制器備受大家關(guān)注，由于其支持模型下載功能，非?？旖?、方便的驗(yàn)證控制算法。因此為了提高功率模塊的使用場(chǎng)合，特將功率模塊的模擬采集部分以及數(shù)字控制部分通過(guò)DB25接口外擴(kuò)出來(lái)，直接與RCP控制器對(duì)接，便于RCP直接控制。