三電平三相VIENNA PFC基本原理

三電平三相VIENNA結(jié)構(gòu)具有元件數(shù)量少、各相驅(qū)動(dòng)信號(hào)不需要死區(qū)時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于大功率電源的PFC中，如電動(dòng)汽車充電樁，工業(yè)電源。

圖1：電動(dòng)汽車充電樁

圖2：三電平三相VIENNA PFC電路

1、基于單相PFC向三電平單相VIENNA PFC結(jié)構(gòu)的演變

圖3的電路結(jié)構(gòu)為正、負(fù)半周分別控制的單相PFC，經(jīng)常應(yīng)用于在線式UPS。

圖3：正、負(fù)半周分別控制的單相PFC

圖4：正、負(fù)半周電路各加二個(gè)單向?qū)ǘO管

圖5：正、負(fù)半周電路的電感換位

圖6：輸入電感合并

圖7：圖形調(diào)整

圖8：圖形調(diào)整

電路工作在負(fù)半周，B點(diǎn)左邊輸入二極管反偏，B、B1連接在一起不影響電路的工作。

電路工作在正半周，Q1導(dǎo)通，B、B1點(diǎn)均為地電位；Q1關(guān)斷，B點(diǎn)為高電位，B1點(diǎn)右邊二極管反偏，B、B1連接在一起不影響電路的工作，因此，B、B1點(diǎn)可以連接在一起。同樣，C、C1也可以連接在一起。

B、B1點(diǎn)合并，同時(shí)C、C1點(diǎn)合并后電路圖所圖9所示。

圖9：B、B1點(diǎn)合并，C、C1點(diǎn)合并

圖10：MOSFET合并

經(jīng)過上面的變形，就形成的基本的單相三電平VIENNA PFC。三個(gè)單相三電平VIENNA PFC組合在一起，就組成三相三電平VIENNA PFC。

2、單相三電平VIENNA PFC工作原理

單相三電平VIENNA PFC工作原理有4個(gè)模式，分析如下。

2.1、A相為正電流，ua>0

(1)、模式1：Sa開通，VF=VM，A相電流ia的方向?yàn)椋?/p>

N-La-Da1-Sa-Da2-M

ia>0

uLa=ua>0

圖11：模式1

(2)、模式2：Sa 關(guān)斷，VFM=Vdc/2，A相電流ia的方向?yàn)椋?/p>

N-La-Da1-Da5-C1-M

C1充電。

圖12：模式2

2.2、A相為負(fù)電流，ua<0

(3)、模式3：Sa開通，VF=VM，A相電流ia的方向?yàn)椋?/p>

M-Da3-Sa-Da2-La-N

ia<0

uLa=ua<0

圖13：模式3

(4)、模式4：Sa 關(guān)斷，VFM=-Vdc/2，A相電流ia的方向?yàn)椋?/p>

M-C2-Da6-Da4-La-N

C2充電

圖14：模式4

三相三電平VIENNA PFC的功率MOSFET開通和關(guān)斷波形如圖15、圖16所示，測量條件：Vac=380Vac，Vo=750V，Io=20A。

圖15：開通波形

圖16：關(guān)斷波形