概述

六相開繞組永磁同步雙機(jī)組直流回饋并聯(lián)系統(tǒng)由兩組六相開繞組永磁同步對拖機(jī)組，驅(qū)動電機(jī)采用SIC碳化硅六相開繞組H橋驅(qū)動，24路PWM，12路功率線路，發(fā)電機(jī)采用IGBT六相開繞組H橋整流，24路PWM,12路功率線路，驅(qū)動機(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)開放，可以進(jìn)行系統(tǒng)二次開發(fā)與系統(tǒng)測試運行研究。

系統(tǒng)拓?fù)淙缦滤荆?/strong>

圖1 六相開繞組永磁同步雙機(jī)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

2、系統(tǒng)特點

• 系統(tǒng)機(jī)組為兩組六相開繞組對拖機(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)動電機(jī)采用碳化硅SIC 六相開繞組H橋逆變 ，24路PWM控制。

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

• 驅(qū)動電機(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。

3、系統(tǒng)主要設(shè)備特點

4、主要設(shè)備參考說明

4.1 六相開繞組永磁同步機(jī)組
六相開繞組永磁同步機(jī)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?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(dāng)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(cè)電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經(jīng)過特定的算法，輸出PWM調(diào)制波控制開關(guān)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(nèi)部功能框圖示意

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

圖7 六相電機(jī)驅(qū)動變流模塊主電路拓?fù)涫疽?/p>

上圖顯示主電路拓?fù)錇榱鄡呻娖綐蚴郊軜?gòu)，功率開關(guān)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(jī)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(gòu)，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(cè)電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經(jīng)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(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(dāng)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(jìn)行兩個方向功率流向轉(zhuǎn)換等優(yōu)點，

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，通過合適的變壓器變比設(shè)計可匹配不同的電壓等級，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，可觀測變流器實時數(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(cè)電壓、電流以及溫度等信息送給DSP，然后DSP經(jīng)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(jī)控制。

4.6 電機(jī)測試管理系統(tǒng)

電機(jī)測試管理系統(tǒng)，主要實現(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)矩實時波形，電壓、電流、功率等監(jiān)控數(shù)據(jù)，相關(guān)數(shù)據(jù)可以錄波，并進(jìn)行導(dǎo)出。

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

圖12 電機(jī)測試管理系統(tǒng)