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詳細介紹
| 品牌 | 其他品牌 | 產地類別 | 國產 |
|---|---|---|---|
| 應用領域 | 能源,電子/電池,汽車及零部件,電氣 |
六相開繞組永磁同步雙機組直流回饋并聯系統由兩組六相開繞組永磁同步對拖機組，驅動電機采用SIC碳化硅六相開繞組H橋驅動，24路PWM，12路功率線路，發電機采用IGBT六相開繞組H橋整流，24路PWM,12路功率線路，驅動機組的直流母線，采用三相三電平整流器穩壓到700V，發電機回饋的整流母線，由DAB雙向DCDC變換器與驅動側直流母線進行了隔離。其功率硬件部分采用DSP+FPGA控制器進行控制，結構開放，可以進行系統二次開發與系統測試運行研究。
系統拓撲如下所示：
圖1 六相開繞組永磁同步雙機組直流回饋并聯系統
實物系統如圖：
圖2 實物系統圖1
圖3 實物系統圖2
系統機組為兩組六相開繞組對拖機組。
直流母線由三相T型三電平整流器組成。
回饋直流母線由隔離型雙向有源全橋DC/DC(DAB)組成。
驅動電機采用碳化硅SIC 六相開繞組H橋逆變 ，24路PWM控制。
發電機采用IGBT 六相開繞組H橋整流 ，24路PWM控制。
驅動電機逆變器與發電機的整流器采用DSP+FPGA控制。
系統采用YXPHM開放式功率硬件，硬件系統開放，可靠。
系統由統一的監控管理，以及多路電流，溫度實時監測與錄波系統。
系統提供算法樣例供快速評估或者迭代。
序號 | 設備 | 特點 |
1 | 六相開繞組永磁同步對拖機組 | 1、兩套 2、電機功率30KW，轉速1500RPM，水冷機組 3、多路溫度傳感器 4、轉矩傳感器 |
2 | 三電平三相AC/DC變流模塊（60kW，IGBT） | 額定功率：60kW 最大輸入視在功率：66kVA 直流電壓范圍：（600-750）VDC 直流電流：90A 額定交流電壓：3+N+PE 380VAC 額定頻率：50Hz 交流電流：90A 功率因數：-0.8~+0.8 并網THDi：＜3%（額定滿功率） 最大開關頻率：20kHz 效率：96% 拓撲：T型三電平(非隔離) 工作溫度范圍：-25至60℃（環溫＞45℃降額） 溫度監測：關鍵器件、冷卻參數設置必要的溫度監測。 防護等級：IP20 風冷方式：強制風冷 |
3 | 隔離型雙向有源全橋DC/DC(60kW、SIC) | 額定功率：60kW 輸入電壓:700VDC 輸入電流:80A 輸出電壓:700VDC 輸出電流:80A 變壓器變比:1:1 響應時間:≯40ms 最大開關頻率:60kHz 效率:96% 工作環境溫度:-25至60℃ 冷卻方式:強制風冷 溫度監測:關鍵器件、冷卻參數設置必要的溫度監測. 防護等級:IP20 |
4 | 六相H橋逆變器(30kW、SIC) | 兩套 額定功率: 30kW 輸入電壓:700VDC 輸入電流：45A 輸出電壓范圍：（0~450）VAC 輸出電流范圍：（0~25）A 最大開關頻率：60KHz 工作環境溫度：-25至60℃ 功率器件：SiC功率器件 控制器：DSP+FPGA（控制器和主功率電路部分電氣隔離） 具備底層6相PWM脈沖輸出，且開放底層代碼 保護功能：開關管上下兩管直通鎖定輸出，相電流過流保護，相短路保護，過溫保護，直流母線過壓保護。 信號測量功能：直流母線輸入電壓、六相相電流、旋轉變壓器信號。 冷卻方式：強制風冷 溫度測試：關鍵器件、冷卻參數設置必要的溫度測點。 防護等級：IP20 |
5 | 六相H橋整流橋（30kW、IGBT） | 兩套 額定功率：30kW 輸入電壓范圍：（0~450）VAC 輸入電流范圍：（0~25）A 輸出電壓：700VDC 輸出電流范圍：45A 最大開關頻率：10KHz 工作環境溫度：-25至60℃ 功率器件：IGBT模塊 控制器：DSP+FPGA（控制器和主功率電路部分電氣隔離）做好完整控制程序。 保護功能：開關管上下兩管直通鎖定輸出，相電流過流保護，相短路保護，過溫保護，直流母線過壓保護。 信號測量功能：直流母線輸入電壓、六相相電流、旋轉變壓器信號。 冷卻方式：強制風冷 溫度測試：關鍵器件、冷卻參數設置必要的溫度測點。 防護等級：IP20 |
6 | 開放式功率硬件開發系統 | 1、DSP工程 2、系統調試 3、兩套機組直流側的并網控制例程 |
7 | 電機測試管理系統 | 1、監控數據管理 轉矩、扭矩實時波形顯示、記錄，變流器電壓、電流、功率等數據記錄 2、負載加載可編程控制。可以通過軟件下發預設加載數值與加載曲線。 |
4、主要設備參考說明
4.1 六相開繞組永磁同步機組
六相開繞組永磁同步機組如圖4
圖4 對拖平臺參考圖
4.2 三相T型三電平AC/DC變換器
主要參數如下：
主電路拓撲示意如圖5所示，為三電平中T型拓撲。
圖5 主電路T型拓撲示意
圖5為三相T型三電平AC/DC逆變器內部功能框圖示意：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。當然主控器也可以采用其他CPU或者RCP控制器。通過傳感器分別采集三相交流電流、三相交流電壓、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，從而可以實現直流變交流或者交流變直流能量雙向流動。
圖 6 三相T型三電平AC/DC逆變器內部功能框圖示意
4.3 六相電機驅動變流模塊
主要參數如下：
注：功率硬件采用SIC方案。
六相電機驅動變流模塊的主電路拓撲示意圖：
圖7 六相電機驅動變流模塊主電路拓撲示意
上圖顯示主電路拓撲為六相兩電平橋式架構，功率開關器件采用SIC功率模塊。本項目中為開繞組方案，因此一個六相開繞組電機需要兩個以上模塊，控制器需要同時控制24路PWM。
主控CPU采用目前流行的DSP+FPGA架構，DSP型號為TI公司的TMS320F28377D，其200M雙核32位浮點處理能力，非常適用于變流器控制場合,FPGA采用xilinx公司Spartan6系列的XC6SLX16-2CSG324。通過FPGA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占空比傳輸給FPGA，FPGA專用PWM模塊輸出PWM實現電機控制。
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。
4.4 雙向DC/DC (隔離型雙向有源全橋DC/DC)
主要參數如下：
雙向DC-DC變換器（DAB）可以雙象限運行，其輸入、輸出電壓極性不變，而輸入、輸出電流的方向可改變。由于其在功能上相當于兩個單向DC-DC變換器，具有總器件數目少、體積重量小、效率高和能夠更快速性地進行兩個方向功率流向轉換等優點，
隔離型雙向DC-DC變換器在輸入、輸出側之間有高頻變壓器，能夠實現良好的電氣隔離，通過合適的變壓器變比設計可匹配不同的電壓等級，拓寬了升、降壓范圍。
其主拓撲示意如圖8所示
圖8雙向DC/DC主電路拓撲示意
圖9 DAB模塊功率單元實物示意圖
人機界面
圖10 DAB人機界面示意圖
雙向DC-DC變換器（DAB）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，并設定控制模式、電流電壓值等。
4.5六相H橋整流器
六相H橋整流器的參數主要如下：
六相H橋整流器的主電路拓撲示意圖：
圖11 六相H橋整流器的主電路拓撲示意圖
主控CPU采用目前流行的DSP+FPGA架構，DSP型號為TI公司的TMS320F28377D，其200M雙核32位浮點處理能力，非常適用于變流器控制場合,FPGA采用xilinx公司Spartan6系列的XC6SLX16-2CSG324。通過FPGA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占空比傳輸給FPGA，FPGA專用PWM模塊輸出PWM實現電機控制。
4.6 電機測試管理系統
電機測試管理系統，主要實現加載機組的監控管理，其主要功能讀取轉矩傳感器、加載電機變流器等相關數據，顯示轉速、轉矩實時波形，電壓、電流、功率等監控數據，相關數據可以錄波，并進行導出。
通過與變流器通信，可實現負載可編程，可以按照指定曲線進行加載。進而可以實現加載系統的自動化。例如可以進行進行突加載、突減載等相關測試。
其界面如圖所示
圖12 電機測試管理系統
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