三.工作原理

1. 主電路的開關狀態(tài)

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(tài)，三個橋臂就是3^3=27種狀態(tài)，但不能同時為PPP和NNN狀態(tài)，故共有25種開關狀態(tài)；如下圖：

2. 主電路發(fā)波方式

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

(1)采用單路鋸齒波載波調(diào)制電流環(huán)控制器輸出的調(diào)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(qū)內(nèi)，每個周期產(chǎn)生4個開關狀態(tài)，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(diào)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(chǎn)生8個開關狀態(tài)，與傳統(tǒng)的控制方案產(chǎn)生4個開關狀態(tài)相比，8個開關狀態(tài)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(tài)

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(qū)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(qū)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(diào)制，在0~30度的扇區(qū)內(nèi)有8種開關狀態(tài)，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(tài)只給C2進行充電；

圖11 ONO開關狀態(tài)

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(tài)

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(tài)

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(tài)

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