三電平三相VIENNA PFC基本原理

三電平三相VIENNA結構具有元件數量少、各相驅動信號不需要死區(qū)時間的優(yōu)點，廣泛應用于大功率電源的PFC中，如電動汽車充電樁，工業(yè)電源。

圖1：電動汽車充電樁

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結構的演變

圖3的電路結構為正、負半周分別控制的單相PFC，經常應用于在線式UPS。

圖3：正、負半周分別控制的單相PFC

圖4：正、負半周電路各加二個單向導通二極管

圖5：正、負半周電路的電感換位

圖6：輸入電感合并

圖7：圖形調整

圖8：圖形調整

電路工作在負半周，B點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導通，B、B1點均為地電位；Q1關斷，B點為高電位，B1點右邊二極管反偏，B、B1連接在一起不影響電路的工作，因此，B、B1點可以連接在一起。同樣，C、C1也可以連接在一起。

B、B1點合并，同時C、C1點合并后電路圖所圖9所示。

圖9：B、B1點合并，C、C1點合并

圖10：MOSFET合并

經過上面的變形，就形成的基本的單相三電平VIENNA PFC。三個單相三電平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的方向為：

N-La-Da1-Sa-Da2-M

ia>0

uLa=ua>0

圖11：模式1

(2)、模式2：Sa 關斷，VFM=Vdc/2，A相電流ia的方向為：

N-La-Da1-Da5-C1-M

C1充電。

圖12：模式2

2.2、A相為負電流，ua<0

(3)、模式3：Sa開通，VF=VM，A相電流ia的方向為：

M-Da3-Sa-Da2-La-N

ia<0

uLa=ua<0

圖13：模式3

(4)、模式4：Sa 關斷，VFM=-Vdc/2，A相電流ia的方向為：

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：關斷波形