产品描述
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系列产品主要型号参考如图1所示：
图1 YXPHM型号说明
随着科学技术的发展和工业现场的需要，越来越多的功率变换器需要实现能量双向流动的功能。双向直流变换器（Bidirectional DC-DC Converter, BDC）作为连接两个直流母线的桥梁。作为一种隔离型双向直流变换器，三相双有源桥式(TAB)直流变换器具有电气隔离、高功率密度、宽电压传输范围和易于实现软开关等优点。
二、YXPHM-TAB05-S功率硬件
图2为YXPHM-TAB05-S的主电路拓扑示意图：
图2 YXPHM-TAB05-S主电路拓扑示意
上图显示主电路拓扑为三有源TAB桥式架构，功率开关器件采用碳化硅（SIC）功率模块。表1为其主要参数。
表1 YXPHM-TAB05-S主要参数表
三、TAB变流器主体
3.1 TAB变流器整体介绍
TAB变流器整体视图如图3所示，TAB变流器主体安装在长方体亚克力机箱内，亚克力顶盖装有触摸显示屏，可实时显示变流器三个端口直流电压、电流等信息。当使用自带DSP核心板控制器时，显示屏可实现开关机、电压电流控制等功能。
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六相交流电流、直流侧电压、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，从而可以实现输出交流电压。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YXSPACE、DSPACE、RT-LAB、StarsimRCP、SPEEDGOAT、PLEX等。
功率模块采用亚格力材料封装。可以平放在桌子上面，故称作桌面型功率模块。长*宽*高（mm）： 480*380*245。
因客户定制参数不同，具体以实际为准。
图3 YXPHM-TAB05-S实物图
功率模块硬件板卡方面主要由主控单元、采集调理单元、功率单元（包含功率模块、散热器、电容板、驱动单元等）、接口单元等组成。
3.2 TAB变流器内部模块介绍
TAB变流器主要由SiC全桥电路、辅助电感、高频变压器、预充电电阻、直流接触器、散热器等构成。TAB变流器中辅助电感和高频变压器位置在亚克力箱体前部。其中高频变压器T的变比为10:5:3，端口1辅助电感L1的感值为20uH, 端口2辅助电感L2的感值为10uH, 端口3辅助电感L3的感值为6uH。
接下来以端口1为例介绍分立元件基本布局及接线情况：SiC全桥由4个SiC单管组成，驱动板在全桥的上方；AC1和AC2是引出的两个桥臂的中点，其中AC1与电感相连，电感另一端连接到高频变压器的同名端，异名端则连接到AC2端子上；板载电流传感器位置在直流的负极上，电流互感器加在了高频变压器的异名端。
3.3 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，可以控制一组六相两电平拓扑；
- RS485：1通道，支持MODBUS通信协议；
- CAN：1通道，预留通信接口；
- 过流保护电路：3组；
- 过压保护电路：2组；
- 控制电路：3个，用于控制功率级别接触器、风机等；
- 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；
3.4 采集调理单元
- 电流采集：6通道，采用电流霍尔传感器以及电流互感器，其输出为电流型，经过调理电路放大或者跟随进入ADC单元；
- 电压采集：3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：外接NTC-10K热面电阻，时刻监测功率器件的工作温度。
3.5 功率单元
- SiC器件：安森美公司NVH4L040N120SC1-D，导通内阻40mΩ，电流等级为58A，电压等级为1200V；
- 母线电容：采用串联形式，默认使用1000uF/350V电容，等效电容为500uF/700V,可依据电压等级、功率等参数进行定制；
- 散热器：采用高导热铝材料；标配3只0824风机加强散热。
3.6 TAB变流器外部端子
图2.2为TAB变流器亚克力机箱外部端子侧视图，功率端子采用4mm香蕉插座，可使用4mm香蕉插头电子线连接外部电源，也可以使用M6压线端子。辅助供电端子采用的是三芯品字插座，直接通过三插电源线接入100~240V市电。
图2.2 TAB变流器外部接线端子
3.7 人机界面
3.8 PRCP系统—PHM模块+RCP控制器
当前，YXSPACE系列快速原型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。
图6 YXPHM-TAB05-S与SP2000控制器实物图
图7 YXPHM-TAB05-S与SP6000仿真机实物图
四、测试报告
一、测试设备
电压探头：泰克P5200A，P5200
电流探头：Ion Physics Corp CM-100-MM
示波器：泰克MDO3054
电源：研旭双向储能变流器、研旭5kW四开关Buck-Boost变流器、研旭10kW双向DCDC变流器
二、测试波形
黄色CH1：端口1 H桥输出电压波形
蓝色CH2：端口3 H桥输出电压波形
粉色CH3：端口2 H桥输出电压波形
1、测试条件
端口1电压：400±10VDC
端口2电压：200±5VDC
端口3电压：120±2VDC
端口2功率：3.0kW
开关频率：50.00kHz
绿色CH4：端口2电感电流
功率正向流动：能量流向端口2；功率反向流动：能量流出端口2。
图4.1 功率正向流动波形
图4.2 显示屏信息
图4.3 功率反向流动波形
图4.4 显示屏信息
2、测试条件
端口1电压：400±10VDC
端口2电压：200±5VDC
端口3电压：120±2VDC
端口3功率：1.8kW
开关频率：50.00kHz
绿色CH4：端口3电感电流
功率正向流动：能量流向端口3；功率反向流动：能量流出端口3。
图4.5 功率正向流动波形
图4.6 显示屏信息
图4.7 功率反向流动波形
图4.8 显示屏信息
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