本文將在這幾天分幾次連載完成，歡迎大家關(guān)注和收藏。
一. 序言
二. 主電路的組成
- 主拓?fù)?/li>
- 等效電路
三. 工作原理
- 主電路的開(kāi)關(guān)狀態(tài)
- 主電路發(fā)波方式
- 工作狀態(tài)
四.器件應(yīng)力的分析
- PFC電感應(yīng)力
- MOSFET和二極管應(yīng)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(diǎn)電壓波形
九.環(huán)路分析及數(shù)字化
- 工作原理
- PFC電流環(huán)
- 電壓環(huán)
- 母線電壓偏壓環(huán)
- 補(bǔ)償器的數(shù)字化
一.序言
最近這幾年充電模塊是熱門(mén)，從最開(kāi)始的7.5kW、10kW到后面的15kW、20kW甚至30kW，功率等級(jí)不斷的提高?，F(xiàn)在市場(chǎng)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(wú)中線Vienna結(jié)構(gòu)的拓?fù)洹＝Y(jié)合Microchip的MCU和功率半導(dǎo)體，和大家分享一下。由于本人水平有限，也難免會(huì)有一些個(gè)人見(jiàn)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?fù)?/h2>
如圖1所示，主拓?fù)涫侨郪ienna PFC拓?fù)涞闹麟娐罚?/p>
圖1三相三電平Vienna主拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
- 三相二極管整流橋，使用超快恢復(fù)二極管或SiC二極管；
- 每相一個(gè)雙向開(kāi)關(guān)，每個(gè)雙向開(kāi)關(guān)由兩個(gè)MOS管組成，利用了其固有的反并聯(lián)體二極管，共用驅(qū)動(dòng)信號(hào)，降低了控制和驅(qū)動(dòng)的難度。相比其他組合方案，具有效率高、器件數(shù)量少的有點(diǎn)；
- 電流流過(guò)的半導(dǎo)體數(shù)量最少：以a相為例，雙向開(kāi)關(guān)Sa導(dǎo)通時(shí)，電流流過(guò)2個(gè)半導(dǎo)體器件，euo=0，橋臂中點(diǎn)被嵌位到PFC母線電容中點(diǎn)；雙向開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，電流流過(guò)1個(gè)二極管，iu>0時(shí)euo=400V， iu<0時(shí)euo=-400V，橋臂中點(diǎn)被嵌位到PFC正母線或負(fù)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(lái)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(shí)可以認(rèn)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(rèn)為是三個(gè)單相倍壓Boost整流器的Y型并聯(lián)；
- 三個(gè)高頻Boost電感，采用CCM模式，減少開(kāi)關(guān)電流應(yīng)力和EMI噪聲；
- 兩個(gè)電解電容構(gòu)成電容中點(diǎn)，提供了三電平運(yùn)行的條件。
圖3單相整流電路
圖4主電路等效電路
根據(jù)等效電路，各參數(shù)表達(dá)式如下：
注：這個(gè)eun的表達(dá)式非常重要，是后面很多公式計(jì)算的基礎(chǔ)，推導(dǎo)如下。
將如圖1所示的主電路進(jìn)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(shí)刻：
化簡(jiǎn)得到：
因此：
其中Vuo，Vvo，Vwo，是三相端點(diǎn)A，B，C的電壓， L＝La=Lb=Lc。