目錄:深圳市新瑪科技有限公司>>電機測試解決方案>> 六相開繞組永磁同步雙機組直流回饋并聯(lián)系統(tǒng)
| 產地類別 | 國產 | 應用領域 | 能源,電子/電池,汽車及零部件,電氣 |
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六相開繞組永磁同步雙機組直流回饋并聯(lián)系統(tǒng)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(fā)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(wěn)壓到700V，發(fā)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(tǒng)二次開發(fā)與系統(tǒng)測試運行研究。
系統(tǒng)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(lián)系統(tǒng)
實物系統(tǒng)如圖：
圖2 實物系統(tǒng)圖1
圖3 實物系統(tǒng)圖2
系統(tǒng)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(fā)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(fā)電機的整流器采用DSP+FPGA控制。
系統(tǒng)采用YXPHM開放式功率硬件，硬件系統(tǒng)開放，可靠。
系統(tǒng)由統(tǒng)一的監(jiān)控管理，以及多路電流，溫度實時監(jiān)測與錄波系統(tǒng)。
系統(tǒng)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(shù)：-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(huán)溫＞45℃降額） 溫度監(jiān)測：關鍵器件、冷卻參數(shù)設置必要的溫度監(jiān)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(huán)境溫度:-25至60℃ 冷卻方式:強制風冷 溫度監(jiān)測:關鍵器件、冷卻參數(shù)設置必要的溫度監(jiān)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(huán)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(shù)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(huán)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(shù)設置必要的溫度測點。 防護等級：IP20 |
6 | 開放式功率硬件開發(fā)系統(tǒng) | 1、DSP工程 2、系統(tǒng)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(tǒng) | 1、監(jiān)控數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)記錄 2、負載加載可編程控制?？梢酝ㄟ^軟件下發(fā)預設加載數(shù)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(shù)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(xiàn)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(shù)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，F(xiàn)PGA專用PWM模塊輸出PWM實現(xiàn)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(shù)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(shù)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(yōu)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(xiàn)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(shù)據(jù)，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(shù)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，F(xiàn)PGA專用PWM模塊輸出PWM實現(xiàn)電機控制。
4.6 電機測試管理系統(tǒng)
電機測試管理系統(tǒng)，主要實現(xiàn)加載機組的監(jiān)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(shù)據(jù)，顯示轉速、轉矩實時波形，電壓、電流、功率等監(jiān)控數(shù)據(jù)，相關數(shù)據(jù)可以錄波，并進行導出。
通過與變流器通信，可實現(xiàn)負載可編程，可以按照指定曲線進行加載。進而可以實現(xiàn)加載系統(tǒng)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(tǒng)
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