概述

六相開(kāi)繞組永磁同步雙機(jī)組直流回饋并聯(lián)系統(tǒng)由兩組六相開(kāi)繞組永磁同步對(duì)拖機(jī)組，驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用SIC碳化硅六相開(kāi)繞組H橋驅(qū)動(dòng)，24路PWM，12路功率線路，發(fā)電機(jī)采用IGBT六相開(kāi)繞組H橋整流，24路PWM,12路功率線路，驅(qū)動(dòng)機(jī)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(jī)回饋的整流母線，由DAB雙向DCDC變換器與驅(qū)動(dòng)側(cè)直流母線進(jìn)行了隔離。其功率硬件部分采用DSP+FPGA控制器進(jìn)行控制，結(jié)構(gòu)開(kāi)放，可以進(jìn)行系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)與系統(tǒng)測(cè)試運(yùn)行研究。

系統(tǒng)拓?fù)淙缦滤荆?/strong>

圖1 六相開(kāi)繞組永磁同步雙機(jī)組直流回饋并聯(lián)系統(tǒng)

實(shí)物系統(tǒng)如圖：

圖2 實(shí)物系統(tǒng)圖1

圖3 實(shí)物系統(tǒng)圖2

2、系統(tǒng)特點(diǎn)

• 系統(tǒng)機(jī)組為兩組六相開(kāi)繞組對(duì)拖機(jī)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(qū)動(dòng)電機(jī)采用碳化硅SIC 六相開(kāi)繞組H橋逆變 ，24路PWM控制。

• 發(fā)電機(jī)采用IGBT 六相開(kāi)繞組H橋整流 ，24路PWM控制。

• 驅(qū)動(dòng)電機(jī)逆變器與發(fā)電機(jī)的整流器采用DSP+FPGA控制。

• 系統(tǒng)采用YXPHM開(kāi)放式功率硬件，硬件系統(tǒng)開(kāi)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與錄波系統(tǒng)。

• 系統(tǒng)提供算法樣例供快速評(píng)估或者迭代。

3、系統(tǒng)主要設(shè)備特點(diǎn)

4、主要設(shè)備參考說(shuō)明

4.1 六相開(kāi)繞組永磁同步機(jī)組
六相開(kāi)繞組永磁同步機(jī)組如圖4

圖4 對(duì)拖平臺(tái)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?fù)涫疽馊鐖D5所示，為三電平中T型拓?fù)洹?/p>

圖5 主電路T型拓?fù)涫疽?/p>

圖5為三相T型三電平AC/DC逆變器內(nèi)部功能框圖示意：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。當(dāng)然主控器也可以采用其他CPU或者RCP控制器。通過(guò)傳感器分別采集三相交流電流、三相交流電壓、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)直流變交流或者交流變直流能量雙向流動(dòng)。

圖 6  三相T型三電平AC/DC逆變器內(nèi)部功能框圖示意

4.3 六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)變流模塊的主電路拓?fù)涫疽鈭D：

圖7 六相電機(jī)驅(qū)動(dòng)變流模塊主電路拓?fù)涫疽?/p>

上圖顯示主電路拓?fù)錇榱鄡呻娖綐蚴郊軜?gòu)，功率開(kāi)關(guān)器件采用SIC功率模塊。本項(xiàng)目中為開(kāi)繞組方案，因此一個(gè)六相開(kāi)繞組電機(jī)需要兩個(gè)以上模塊，控制器需要同時(shí)控制24路PWM。

主控CPU采用目前流行的DSP+FPGA架構(gòu)，DSP型號(hào)為T(mén)I公司的TMS320F28377D，其200M雙核32位浮點(diǎn)處理能力，非常適用于變流器控制場(chǎng)合,FPGA采用xilinx公司Spartan6系列的XC6SLX16-2CSG324。通過(guò)FPGA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占空比傳輸給FPGA，F(xiàn)PGA專用PWM模塊輸出PWM實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。
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。

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(yùn)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(dāng)于兩個(gè)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(jìn)行兩個(gè)方向功率流向轉(zhuǎn)換等優(yōu)點(diǎn)，

隔離型雙向DC-DC變換器在輸入、輸出側(cè)之間有高頻變壓器，能夠?qū)崿F(xiàn)良好的電氣隔離，通過(guò)合適的變壓器變比設(shè)計(jì)可匹配不同的電壓等級(jí)，拓寬了升、降壓范圍。

其主拓?fù)涫疽馊鐖D8所示

圖8雙向DC/DC主電路拓?fù)涫疽?/p>

圖9 DAB模塊功率單元實(shí)物示意圖

人機(jī)界面

圖10 DAB人機(jī)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(jī)界面與變流模塊通訊交互，可觀測(cè)變流器實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并設(shè)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?fù)涫疽鈭D：

圖11  六相H橋整流器的主電路拓?fù)涫疽鈭D

主控CPU采用目前流行的DSP+FPGA架構(gòu)，DSP型號(hào)為T(mén)I公司的TMS320F28377D，其200M雙核32位浮點(diǎn)處理能力，非常適用于變流器控制場(chǎng)合,FPGA采用xilinx公司Spartan6系列的XC6SLX16-2CSG324。通過(guò)FPGA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占空比傳輸給FPGA，F(xiàn)PGA專用PWM模塊輸出PWM實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制。

4.6 電機(jī)測(cè)試管理系統(tǒng)

電機(jī)測(cè)試管理系統(tǒng)，主要實(shí)現(xiàn)加載機(jī)組的監(jiān)控管理，其主要功能讀取轉(zhuǎn)矩傳感器、加載電機(jī)變流器等相關(guān)數(shù)據(jù)，顯示轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩實(shí)時(shí)波形，電壓、電流、功率等監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以錄波，并進(jìn)行導(dǎo)出。

通過(guò)與變流器通信，可實(shí)現(xiàn)負(fù)載可編程，可以按照指定曲線進(jìn)行加載。進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)加載系統(tǒng)的自動(dòng)化。例如可以進(jìn)行進(jìn)行突加載、突減載等相關(guān)測(cè)試。
其界面如圖所示

圖12 電機(jī)測(cè)試管理系統(tǒng)