研旭电力电子功率硬件--多电平MMC变流控制系统YXPHM-MMC500

一、概述YXPHM系列功率模块简介

南京研旭公司最新研发推出了YXPHM系列工业级电力电子功率模块，YXPHM系列模块是面向高校实验室、科研院所以及成品电力电子制造厂商的系列功率拓扑模块。具备稳定的可靠性和良好的扩展性，种类丰富，囊括了现今主流的电力电子拓扑结构。外壳采用透明的亚克力板材，美观实用，用户可以方便观察内部的硬件结构，简洁的输入输出设计，减去用户对模块中间环节的困扰，让用户更专注的投入到核心研发中。

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。

二、YXPHM-MMCFB01全桥模块

模块化多电平变换器（modular multilevel converter，MMC）是级联型多电平换流器中的一种新型结构，在中高压应用领域具有很大的优势。与目前主要的二极管钳位型等多电平拓扑相比，MMC 可以用在电平数很高的情况下，并且损耗小、输出谐波小、冗余性好。相比于级联 H 桥结构，MMC 中的直流母线可避免电容分散而引起的中频变压器数目较多的问题。MMC 每个子模块结构简单，控制相对容易，可以无限拓展。现阶段 MMC 在高电压、大电流应用领域已有直流输电的工程实例。

相比传统的两电平、三电平变换器，MMC采用子模块级联的方式取代了IGBT器件的直接串联，不存在IGBT的动态均压问题，安装维护容易，易于扩大容量。而相比CHB，MMC省去了移相变压器，使子模块数目与承载功率不再受限制，通过增加子模块数目可灵活地扩展其电压和功率等级。

YXPHM-MMCFB01模块拓扑

上图主电路拓扑为电路拓扑架构，功率开关器件采用英飞凌公司的IKW50N60DTP功率管。

XPHM-MMCFB01模块实物图

三、多电平MMC变流控制系统

系统参数：
1.最大功率15kW，最大电流25A；
2.交流电压380V，直流电压200V-800V；
3.每相可单独运行，每个桥臂含子模块个数为 N=4，每相共2N个子模块，单相共计4N个模块，三相共计6N个模块；
4.单个模块最高耐压650VDC，最大电流25A；
5.模块可选择半桥/全桥拓扑来使用；
6.模块内部集成了驱动及采样电路；
7.模块板载硬件、软件双重保护，过压、过流保护；
8.子模块为插拔式，配套3U机箱，方便组柜，美观大方；
9.子模块电容和桥臂电感的取值可以灵活调整；关键测量点引出；
10.模块能输出母线电压值、交流侧电流值，FB故障信号；
11.LED灯指示电源、运行、故障等状态。
12.开放功率硬件原理图，硬件编程接口

拓扑结构：

实物图：

四、SP6000快速原型控制器

研旭公司推出的YXSPACE产品系列，能够将用户设计的图形化的高级语言编写的控制算法（Simulink）转换成DIDO、AIAO量，完成实际硬件控制。同时通过YX-VIEW6000监控组态软件，对控制器进行实时监控，从而完成模型的调试与验证。其基本控制框图如下所示：

控制算法模型一般采用Matlab中的Simulink工具搭建，通过研旭提供的simulink驱动库，将模型中的接口与硬件驱动接口绑定后，通过编译工具产生可执行文件，下载至SP6000仿真机中运行，对被控对象进行实际控制。

研旭SP6000仿真机配套软件YXSPACE-VIEW6000（以下简称VIEW6000）主要用于配置仿真机外设的工作模式，同时可以实时监测控制过程中的各类运行量，包括采集量、中间控制变量等。VIEW6000采用组态式架构，用户只需随意托拉控件就可以搭建属于自己的监控界面。用户可以借助6类控件，可以便捷的了解仿真机的控制过程。

研旭SP6000仿真机，采用插卡式结构，基本配置包含CPU板卡、2块模拟采集ADC板卡、模拟输出DAC板卡、数字输出DO板卡、数组输入DI板卡、两块脉宽调制PWM板卡、正交编码QEP/捕获CAP板卡。其板卡配置安装图如下：

上位机监控软件VIEW6000软件，采用组态式交互界面，方便用户灵活、方便的查看仿真机的工作信息。