本文將在這幾天分幾次連載完成，歡迎大家關注和收藏。
一. 序言
二. 主電路的組成
- 主拓撲
- 等效電路
三. 工作原理
- 主電路的開關狀態
- 主電路發波方式
- 工作狀態
四.器件應力的分析
- PFC電感應力
- MOSFET和二極管應力
五.控制方案
六.控制地的選擇
七.母線均壓原理的分析
八.原理仿真
- 輸入電流
- 各點電壓波形
九.環路分析及數字化
- 工作原理
- PFC電流環
- 電壓環
- 母線電壓偏壓環
- 補償器的數字化
一.序言
最近這幾年充電模塊是熱門，從最開始的7.5kW、10kW到后面的15kW、20kW甚至30kW，功率等級不斷的提高。現在市場上的大功率充電模塊絕大部分都是三相輸入，PFC部分也基本都是采用的三相無中線Vienna結構的拓撲。結合Microchip的MCU和功率半導體，和大家分享一下。由于本人水平有限，也難免會有一些個人見解有誤的地方，希望和大家一起探討交流。
二.主電路的組成
1. 主拓撲
如圖1所示，主拓撲是三相Vienna PFC拓撲的主電路：
圖1三相三電平Vienna主拓撲結構
- 三相二極管整流橋，使用超快恢復二極管或SiC二極管；
- 每相一個雙向開關，每個雙向開關由兩個MOS管組成，利用了其固有的反并聯體二極管，共用驅動信號，降低了控制和驅動的難度。相比其他組合方案，具有效率高、器件數量少的有點；
- 電流流過的半導體數量最少：以a相為例，雙向開關Sa導通時，電流流過2個半導體器件，euo=0，橋臂中點被嵌位到PFC母線電容中點；雙向開關關斷時，電流流過1個二極管，iu>0時euo=400V， iu<0時euo=-400V，橋臂中點被嵌位到PFC正母線或負母線。
圖2單相電流路徑
電路的工作方式靠控制Sa、Sb、Sc的通斷，來控制PFC電感的充放電，由于PFC的PF值接近1，在分析其工作原理時可以認為電感電流和輸入電壓同相，三相電平衡，并且各相差120度。
1. 等效電路
- 三相三電平Boost整流器可以被認為是三個單相倍壓Boost整流器的Y型并聯；
- 三個高頻Boost電感，采用CCM模式，減少開關電流應力和EMI噪聲；
- 兩個電解電容構成電容中點，提供了三電平運行的條件。
圖3單相整流電路
圖4主電路等效電路
根據等效電路，各參數表達式如下：
注：這個eun的表達式非常重要，是后面很多公式計算的基礎，推導如下。
將如圖1所示的主電路進行等效：
圖5電路等效圖
列出電路的平衡方程，其中三相平衡下：
在任意時刻：
化簡得到：
因此：
其中Vuo，Vvo，Vwo，是三相端點A，B，C的電壓， L＝La=Lb=Lc。