三.工作原理

1. 主電路的開關狀態

三相交流電壓波形如圖6所示，U.V.W各相差120度

圖6 三相交流電壓波形

通過主電路可以看出，當每相的開關Sa、Sb、Sc導通時，U、V、W連接到電容的中點O，電感La、Lb、Lc通過Sa、Sb、Sc充電，每相的開關關斷時，U、V、W連接到電容的正電平（電流為正時）后者負電平（電流為負時），電感通過D1-D6放電，以0~30度為例，ia、ic大于零，ib小于零。

每個橋臂中點有三種狀態，三個橋臂就是3^3=27種狀態，但不能同時為PPP和NNN狀態，故共有25種開關狀態；如下圖：

2. 主電路發波方式

主電路的工作狀態與發波方案有比較大的關系，采用不同的發波方案會在每個周期產生不同的工作狀態。一般Vienna拓撲采用DSP數字控制，控制靈活，可移植性強。

(1)采用單路鋸齒波載波調制電流環控制器輸出的調制信號被饋送給鋸齒波載波，如圖7所示，保持恒定的開關頻率；在0~30度這個扇區內，每個周期產生4個開關狀態，由于波形不對稱，電流波形的開關紋波的諧波比較大；采用該種方式進行調試，橋臂中點線電壓的最大步進是2Ed（Ed為母線電壓的一半，400V）；

圖7鋸齒波載波方式

(2)采用相位相差180度的高頻三角載波，如圖8所示，當對應的輸入電壓是正半周的時候，采用Trg1，當對應的輸入電壓是負半周的時候采用Trg2，每個周期產生8個開關狀態，與傳統的控制方案產生4個開關狀態相比，8個開關狀態相當于頻率翻倍，減小了輸入電流的紋波，對THD指標有好處；

圖8三角波載波方式

三角波載波方式仿真波形如圖9所示：

圖9三角波載波方式仿真波形

3. 工作狀態

上面我們提到，三相三電平PFC可以看作是三個單相的PFC，每個單相相當于由兩個Boost電路組成，在交流電壓的正負半周交替工作，正半周如下所示：

圖10單相ON-OFF電流波形

以a相為例，驅動信號為高時，則開關管Q1導通（交流電壓的正半周）或者Q2導通（交流電壓的負半周）；驅動信號為低時，開關管Q1和Q2都關斷。電壓正半周時，a相上橋臂二極管導通；電壓負半周時，a相下橋臂二極管導通。

通過上面的分析，采用移相180度的三角載波進行調制，在0~30度的扇區內有8種開關狀態，4種工作模式ONO,ONP,OOP,POP。

ONO工作模式：a相和c相導通，b相截至，U和W電壓為0，V點電壓-400V；該工作狀態只給C2進行充電；

圖11 ONO開關狀態

ONP工作模式：a相導通，b相和c相截至；U點電壓為0，V點電壓為-400V，W點電壓為+400V；

圖12 ONP開關狀態

OOP工作模式：U和V點電壓為0，W點電壓為+400V；

圖13 OOP開關狀態

POP工作模式：U和W點電壓為+400V，V點電壓為0，該工作模式只給C1進行充電；

圖14 POP開關狀態

當然，這只是在0~30度扇區的工作狀態，其實在整個工頻周期，是有25個工作狀態的，具體見我上面發的開關狀態附件。ONO和POP這兩種工作模式只給C1或C2充電的狀態對后面母線電壓均壓起決定性的作用。