1. 设计需求分析

->功率等级：30kW，适用于充电桩内部电源模块。

->输入电压：三相230V AC，频率50Hz。

->输出参数：电压500~750V可调，电流0~40A可调。

->PFC整流要求：具备高功率因素（PF>99%）。

->低成本：开关管选用普通MOS管。

2. 拓扑结构选择

VIENNA_Ⅱ+Y型LLC：常见的三相PFC拓扑有VIENNA_I和VIENNA_Ⅱ，VIENNA_I需要的开关管个数要比VIENNA_II多12个二极管，出于成本和拓扑的简易特性，我们选用VIENNA_Ⅱ拓扑作为升压升压整流电路；普通的MOS管额定电压为650V，前级PFC整流输出电压高达800V，考虑到DC模块输出电压为750V40A，LLC选用上下半母线对称Y型LLC，LLC管子承受电压为母线总电压的一半，同时对称△型LLC后级输出串联能够降低输出电容成本和压缩空间提高功率密度。

3. 控制策略

PWM调制：采用正弦脉宽调制（SPWM）生成高质量的正弦波。
锁相环（PLL）：实现与电网的同步，确保输出频率和相位与电网一致。
DQ控制：利用坐标变换，将三相交流量变换成DQ变量，实现有功无功的精准控制。
LLC双环竞争控制：电池电压和电流环竞争控制，确保充电模块输出安全可靠。

4. PFC整流实现

A ->PFC拓扑选择

常见的三相PFC拓扑有VIENNA_I和VIENNA_Ⅱ，考虑成本和拓扑走线布局原因选用VIENNA_Ⅱ，MOS管规格选用650V40mΩ，二极管规格选用600V60A。

B->PFC控制实现

使用基于同步旋转坐标系的PLL（dq-PLL）对市电相位进行跟踪，实现市电相位的实时跟踪确保整流高PF值。PFC控制采用DQ坐标变换，将三相电压电流交流量变换成DQ直流量，然后对DQ直流量进行PI控制，最后将DQ控制的输出进行逆变换，生成三相SPWM；

B1.基于同步旋转坐标系的PLL（dq-PLL），算法流程图如下：

dq-PLL算法如下：

使用PSIM仿真软件搭建基于同步旋转坐标系的PLL如下：

仿真波形：

B2.PFC控制算法

PFC控制采用DQ坐标变换，将三相电压电流交流量变换成DQ直流量，然后对DQ直流量进行PI控制，最后将DQ控制的输出进行逆变换，生成三相SPWM；

PFC闭环系统如下：

仿真结果如下：

5. DCDC控制实现

A ->LLC拓扑选择

输出750V40A这个规格的LLC，选用全桥LLC单个管子无法做到这么大电流输出，管子并联系统可靠性降低；选用Y型LLC共有三个桥臂分摊电流，降低热应力，提升可靠性；同样开关频率下Y型LLC与全桥LLC，Y型LLC输出电流要高1倍多，磁芯利用率更高；输出等效频率Y型LLC是全桥LLC的3倍，需要的滤波电容更少；另外输出电压高达750V，电压越高电解电容的体积跟成本就越高，考虑到前级VIENNA_Ⅱ整流输出是有正负母线，后级DCDC整体方案选用上下母线各有一路Y型LLC，后级LLC整流后再进行串联输出，这样LLC后级输出的电压只有总输出电压的一半，可以提升整理电源系统的功率密度以及成本优势。

Y型LLC 和全桥LLC电流传输示意图：