电力电子功率硬件模组——YXPHM-DCC10b-II直流系列

  作者:15952092350 时间:2019-11-28

一、YXPHM系列简介

YXPHM系列采用基于模型设计的理念,脱胎于研旭成熟产品光伏并网逆变器与风机变流器等成熟产品,又结合了研旭多年的模块化组件与开放式平台研发经验,对该拓扑结构与驱动电路、传感器电路、信号处理电路进一步集成,同时提供实际控制器接口、快速原型控制器结构与实际控制器模块,为用户提供性价比更好的模块化产品。

YXPHM-DC系列产品主要型号参考如1所示

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1 YXPHM-DC型号说明

DCDC直流变换器,从电压角度分成升压型、降压型或者升降压型,从能量流动角度分成单向型和双向型。YXPHM-DCC10b-II为双向Buck-Boost变换器,可进行两路或者三路交错并联形式提高变换器的容量。默认情况下,YXPHM-DCC10b采用IPM智能功率模块,若客户有其他需求可以提出定制需求。

二、YXPHM-DCC10b-II功率硬件

2为YXPHM-DCC10b-II的主电路单路拓扑示意图:

3YXPHM-DCC10b-II的主电路两路交错并联拓扑示意图:

4YXPHM-DCC10b-II的主电路三路交错并联拓扑示意图:

 

 

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2 YXPHM-DCC10b-II主电路拓扑示意

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3 YXPHM-DCC10b-II主电路两路交错并联拓扑示意

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4 YXPHM-DCC10b-II主电路三路交错并联拓扑示意

 

 

上图显示主电路拓扑为Buck-Boost架构,功率开关器件采用智能功率模块IPM。可根据容量选择双路或者三路交错并联连接。表1为其主要参数。

序号

参数

参数值

1

额定有功

1-10kw

2

输入端电压

<750V

3

输出端电压

<750V

4

直流最大电流

20A

5

效率区间

95%

6

噪声

79.4dB

7

运行温度

-5+50

8

死区时间

2uS

9

开关频率

<20kHZ

10

传感器输范围

±50A

 

1  YXPHM-DCC10b-II主要参数表

3YXPHM-DCC10b-II的内部功能框图:主控CPU采用目前流行的DSP,型号为TI公司的TMS320F28335,其32位浮点处理能力,非常适用于变流器控制场合。通过传感器分别采集高压侧电压电流、低压侧电压电流以及温度等信息送给DSP,然后DSP经过特定的算法,输出PWM调制波控制开关器件,从而可以实现升降压能量双向流动。除此之外,信号处理电路还预留的外部控制器接口,方便对接RCP控制器,如DSPACE、RT-LAB、SPEEDGOAT、PLEX、YXSPACE等

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3 YXPHM-DCC10b-II型变流器内部功能框图

5为实物图片,采用亚格力材料封装。尺寸为:43*31*27cm,可以平放在桌子上面,故称作桌面型功率模块。

 

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5  YXPHM-DDC10b-II实物图

三、YXPHM-DCC10b-II组成

3.1 主控单元

DSP:TI公司TMS320F28335,32位浮点型,150MHz主频。

电流采集:8通道,支持霍尔电流传感器;

电压采集:8通道,支持交流、直流电压采集;

PWM:12通道,最多可以控制两组三相两电平全桥;

RS485:2通道,支持MODBUS通信协议;

LAN:1路100M网口,用于调试输入输出信息;

过流保护电路:1组;

过压保护电路:1组;

继电器:3个,用于控制功率级别接触器等;

外扩模拟接口:1个,用于与RCP控制器连接;

外扩数字接口:1个,用于与RCP控制器连接;

LCD:1个,用于查看运行信息;

3.2 功率单元

IPM:三菱公司PM50RLA120,根据功率等级进行选择,电流等级分别为50A,75A,150A,直流侧电压等级为1200V;

滤波电路:可以根据用户需求定制,默认为LC滤波电路;

母线电容:采用串并式组合,默认为1500uF/630V,也可以配置为1020uF/900V;

散热器:采用高导热铝材料;

3.3 采集调理单元

电流采集:8通道,用电流霍尔传感器,其输出为电流型,经过调理电路增大或者跟随进入ADC单元;

电压采集:8通道,采用差分电路形式采集,交流、直流电压均可进行调理采集;

温度采集:选择PT100铂电阻,主要监测散热器温度,目的式时刻监测开关器件的工作温度。

3.4 RCP控制器接口单元

当前,RCP控制器备受大家关注,由于其支持模型下载功能,非常快捷、方便的验证控制算法。因此为了提高功率模块的使用场合,特将功率模块的模拟采集部分以及数字控制部分通过DB25接口外扩出来,直接与RCP控制器对接,便于RCP直接控制。

3.5 YXPHM-DCC10b-II接口

     YXPHM-DCC10b-II共有3类接口,分别为辅助220V供电端子,直流低压侧端子,直流高压侧端子。

辅助220V端子用于为模块内部控制器电路供电;

四、YXPHM-DCC10b-II开放性

     研旭研发的YXPHM系列产品最大的特点就是开放性,目的是全面支撑用户二次开发。所能提供的资料为:

所有硬件图纸,包含原理图和PCB图(PDF格式)

内部布线图;

DSP运行源代码,包含但不限于程序主框架、硬件驱动功能、硬件配置功能、通讯功能、保护功能、编码器功能、采样功能、滤波函数、算法等。

设备操作说明书;

硬件开发设计说明;

软件开发设计说明(需选配软件资源开放)

但是此部分资料并非标配内容,需要用户根据自己情况选配。

    用户获取以上资料后,可以从硬件、软件两个方面进行深度研究,硬件方面可以了解这类变流器的设计思路,以及一些特定成熟的电路。软件方面不仅可以从编程技巧等基础方面获取经验,而且更可以从探究、验证自己的控制算法等理论方面获得成果。

五、YXPHM-DCCb-II出厂状态

YXPHM-DCC10b-II默认出厂程序为直流低压150-300V,直流高压输出低于600V,实现升降压功能。若有不同要求,在采购前用户要给出自己的需求。

 


关键词: 电力电子功率硬件模组 南京研旭电气科技 智能微电网

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