摘要：六相开绕组永磁同步双机组直流回馈并联系统由两组六相开绕组永磁同步对拖机组，驱动电机采用SIC碳化硅六相开绕组H桥驱动，24路PWM，12路功率线路，发电机采用IGBT六相开绕组H桥整流，24路PWM,12路功率线路，驱动机组的直流母线，采用三相三电平整流器稳压

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概述

六相开绕组永磁同步双机组直流回馈并联系统由两组六相开绕组永磁同步对拖机组，驱动电机采用SIC碳化硅六相开绕组H桥驱动，24路PWM，12路功率线路，发电机采用IGBT六相开绕组H桥整流，24路PWM,12路功率线路，驱动机组的直流母线，采用三相三电平整流器稳压到700V，发电机回馈的整流母线，由DAB双向DCDC变换器与驱动侧直流母线进行了隔离。其功率硬件部分采用DSP+FPGA控制器进行控制，结构开放，可以进行系统二次开发与系统测试运行研究。

系统拓扑如下所示：

图1 六相开绕组永磁同步双机组直流回馈并联系统

实物系统如图：

图2 实物系统图1

图3 实物系统图2

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系统特点

1、系统机组为两组六相开绕组对拖机组。

2、直流母线由三相T型三电平整流器组成。

3、回馈直流母线由隔离型双向有源全桥DC/DC(DAB)组成。

4、驱动电机采用碳化硅SIC 六相开绕组H桥逆变 ，24路PWM控制。

5、发电机采用IGBT 六相开绕组H桥整流 ，24路PWM控制。

6、驱动电机逆变器与发电机的整流器采用DSP+FPGA控制。

7、系统采用YXPHM开放式功率硬件，硬件系统开放，可靠。

8、系统由统一的监控管理，以及多路电流，温度实时监测与录波系统。

9、系统提供算法样例供快速评估或者迭代。

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系统主要设备特点

表1 系统主要设备特点

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主要设备参考说明

4.1 六相开绕组永磁同步机组

六相开绕组永磁同步机组如图4

图4 对拖平台参考图

4.2 三相T型三电平AC/DC变换器

主要参数如下：

表2 三相T型三电平AC/DC变化其规格参数

主电路拓扑示意如图5所示，为三电平中T型拓扑。

图5 主电路T型拓扑示意

图5为三相T型三电平AC/DC逆变器内部功能框图示意：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。当然主控器也可以采用其他CPU或者RCP控制器。通过传感器分别采集三相交流电流、三相交流电压、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，从而可以实现直流变交流或者交流变直流能量双向流动。

图6 三相T型三电平AC/DC逆变器内部功能框图示意

4.3 六相电机驱动变流模块

主要参数如下：

注：功率硬件采用SIC方案。

表3 三相T型三电平AC/DC变化其规格参数

六相电机驱动变流模块的主电路拓扑示意图：

图7 六相电机驱动变流模块主电路拓扑示意

上图显示主电路拓扑为六相两电平桥式架构，功率开关器件采用SIC功率模块。本项目中为开绕组方案，因此一个六相开绕组电机需要两个以上模块，控制器需要同时控制24路PWM。

主控CPU采用目前流行的DSP+FPGA架构，DSP型号为TI公司的TMS320F28377D，其200M双核32位浮点处理能力，非常适用于变流器控制场合,FPGA采用xilinx公司Spartan6系列的XC6SLX16-2CSG324。通过FPGA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占空比传输给FPGA，FPGA专用PWM模块输出PWM实现电机控制。

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。

4.4 双向DC/DC (隔离型双向有源全桥DC/DC)

主要参数如下：

表4 双向DC/DC (隔离型双向有源全桥DC/DC)规格参数

双向DC-DC变换器（DAB）可以双象限运行，其输入、输出电压极性不变，而输入、输出电流的方向可改变。由于其在功能上相当于两个单向DC-DC变换器，具有总器件数目少、体积重量小、效率高和能够更快速性地进行两个方向功率流向转换等优点。

隔离型双向DC-DC变换器在输入、输出侧之间有高频变压器，能够实现良好的电气隔离，通过合适的变压器变比设计可匹配不同的电压等级，拓宽了升、降压范围。

其主拓扑示意如图8所示

图8 双向DC/DC主电路拓扑示意

图9 DAB模块功率单元实物示意图

人机界面

图10 DAB人机界面示意图

双向DC-DC变换器（DAB）模块具备7寸触控液晶屏，人机界面与变流模块通讯交互，可观测变流器实时数据，并设定控制模式、电流电压值等。

4.5六相H桥整流器

六相H桥整流器的参数主要如下：

表5 六相H桥整流参数

六相H桥整流器的主电路拓扑示意图：

图11 六相H桥整流器主电路拓扑示意

主控CPU采用目前流行的DSP+FPGA架构，DSP型号为TI公司的TMS320F28377D，其200M双核32位浮点处理能力，非常适用于变流器控制场合,FPGA采用xilinx公司Spartan6系列的XC6SLX16-2CSG324。通过FPGA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占空比传输给FPGA，FPGA专用PWM模块输出PWM实现电机控制。

4.6 电机测试管理系统

电机测试管理系统，主要实现加载机组的监控管理，其主要功能读取转矩传感器、加载电机变流器等相关数据，显示转速、转矩实时波形，电压、电流、功率等监控数据，相关数据可以录波，并进行导出。

通过与变流器通信，可实现负载可编程，可以按照指定曲线进行加载。进而可以实现加载系统的自动化。例如可以进行进行突加载、突减载等相关测试。

其界面如图所示

图12 电机测试管理系统

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来源：孙青讲一下