电子产业一站式赋能平台

PCB联盟网

搜索
查看: 117|回复: 0
收起左侧

三相PFC拓扑及其双向运行讨论

[复制链接]

829

主题

829

帖子

7549

积分

高级会员

Rank: 5Rank: 5

积分
7549
发表于 2025-1-8 07:30:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
在大功率电源应用中,三相PFC整流器必不可少,今天讨论一下三相PFC拓扑方面的问题,三相六开关 PWM 整流器或三相两电平PFC,如图 6所示,它具有非常简单的电路拓扑结构, 所以易于控制,主要特点是它方便双向大功率流控制,并且可以以合理的效率下实现高功率因数,在一些双向功率控制应用中应用广泛。
& R5 w4 I$ _2 E6 g/ V

11hrwyfz23r64060063830.png

11hrwyfz23r64060063830.png

3 i; H- D- n( p- {. @, y, {' n由于该拓扑是两电平拓扑,也就是说对于一个功率MOSFET来说,它的两端电压只有两种电平,或者是输出电压Vout,或者是0电压,因此它在应用上需要相对高压阻断开关,可以阻断整个直流链路的电压。4 W% [8 u- w8 c3 k
例如,在 800V直流母线电压的应用下,需要1200V 额定阻断能力的开关 (SiC
- h5 C- D0 j' i3 w0 E# q+ }7 UMOSFET)放在功率级,因为开关损耗与工作电压有关,如果工作电压增加,功率损耗,包括开关损耗和导通损耗也会增加,导致温升增加,并且会影响功率级中使用的半导体和无源器件的长期可靠性. u6 s% m/ }" w# Q- I
,是这种拓扑结构的缺点之一。2 O* ~7 i5 x8 B- I+ e
另一个缺点是电路所需的滤波电感体积庞大 ,用它调节输入电流的THD 为一个较低的值。因此,三相六开关的功率密度与其它竞争力强的多电平 PFC 相比,比较低,例如比三相维也纳PFC低。; z8 Q/ M+ l0 v

xo3qxwjnj0l64060063930.png

xo3qxwjnj0l64060063930.png

0 a; x0 L5 i5 x2 z三相维也纳PFC整流器,如图7, 于1993 年在维也纳技术大学开发,用于避免在单向整流中发生低频电源电流谐波,仅通过在进入三相二极管电桥的每个相桥臂上,插入可关断功率半导体开关。
- p. L$ W: L; f2 L' G0 R- S三相维也纳PFC整流器电源拓扑用于大功率、
: Q6 i& k% R& ~2 g三相功率因数校正应用。因其在CCM模式中运行而广受欢迎 ,源于它固有的多电平开关 (三电平)拓扑,同时也是由于功率开关(MOSFET)阻断电压的选择比较低 ,由于开关串接在相电感和输出电压中点之间,实际上它只需要阻断一半的输出直流母线电压,而不是总输出直流电压。1 ?, q( G  ?" |0 F8 ], m
例如,在一个800V 直流母线电压应用,仅需要阻断能力 600V 额定电压的MOSFET(Si或者SiC),这样使用低压功率器件,它减少了功率损耗,最终减少散热冷却要求,这就增加了功率密度,
$ F- K" Y- i/ ~7 z7 ?对于高功率应用来说比较有优势。此外,它大约需要的相电感仅为两电平BOOST PFC电路电感的一半。除了电压的多电平特征,还提供更好的THD性能。. G5 V9 E+ T1 \; W* w/ u
这种拓扑结构的唯一缺点是,它仅支持单向模式运行,把来自电网的电力传输到直流输出侧,另外,中点电压的控制复杂度比较高。图 8 所示的三相T型转换器,是一个改进的三相维也纳拓扑,以便获得双向功率传输能力,也是一种两电平PWM 整流器的改进,使其具有三电平特征,以便在逆变模式下减少谐波。# ]% M! @) v" Z8 v5 h7 n5 M
对于 800V 直流母线电压而言,每个相上半桥高边和低边通常采用1200V阻断全电压的 IGBT或者SiC MOSFET来实现。不同的是,串到直流母线中点的双向开关只需阻断一半的直流母线电压即可,因此,它可以用具有较低耐压的功率器件来实现,如两个额定值600V左右的IGBT(包括反并联二极管)或者SiC MOSFET。由于阻断电压降低,中点开关显示出非常低的开关损耗和可接受的导通损耗。3 E" p. k1 _" d

auuqhipxok364060064030.png

auuqhipxok364060064030.png
: m! K5 R8 O0 w% L/ F8 S
总的来说,为了设计一个高功率密度的大功率电源 ,单相拓扑并不是好的选择,因此,必然选择的是三相拓扑,并基于上面的讨论,如果PFC整流器不需要提供双向功率流,三相维也纳PFC在效率、功率因数和功率密度方面表现出色,当需要双向功率控制时,如V2G 或V2V,可以通过上述三电平T型拓扑实现。( [# w, n* \( B& a( `

1n24mwkbm0j64060064130.png

1n24mwkbm0j64060064130.png
; n2 j* n8 Q+ V- b' @

, M, U5 {! f" t! }9 e声明:
: X: |2 S) h# b$ v, j4 t  l本文转载电源漫谈公众号,如涉及作品内容、版权和其它问题,请联系工作人员微(13237418207),我们将在第一时间和您对接删除处理!投稿/招聘/广告/课程合作/资源置换请加微信:13237418207
4 \1 x8 i' Q3 @6 g5 L4 G
- L  ]% t9 h- n+ ]/ ~! t

vkxg1afgb5g64060064230.png

vkxg1afgb5g64060064230.png

0 i/ K8 W* Z( c! {# l
: d% ]2 l$ W, t1 w" u7 c+ {% b
                                                        2 Y6 ^+ p5 [9 t
                                                                7 s8 G$ o- o1 W; g
                                                                       
; H* m( Q" N3 C' M, B                                                                               
% S, D' D3 [( G, ?" A. [5 Y8 q9 v

wzficsh403564060064330.jpg

wzficsh403564060064330.jpg

! a8 Y% `# Z/ d5 P" q2 p                                                                                : T6 `7 g- o8 Q4 `0 W" X( u" W
                                                                                        6kW大功率逆变器pcb设计之变压器部分layout注意事项及技巧
) [( ]) q# _# l5 p& e                                                                                - p: L6 ?" q/ w
                                                                        3 B5 T7 i2 a2 {0 J# E
                                                                - E" |4 [% u( T% Z7 X( f4 W, g
                                                       
  N4 |7 k$ S& K) b                                               
% S. P& s8 j/ K- h6 s1 }- z) w7 X: E! O% r6 w8 j
                                                       
" T( ~, ~& A' m3 O                                                               
- i- _5 i; Q8 n# \  q                                                                        7 ?6 d" i8 ~8 t5 w. A4 e: T: B8 \
                                                                               
1 {: B. U! W' F8 e9 t1 Q, W

c0rxwvzcinl64060064430.jpg

c0rxwvzcinl64060064430.jpg

# |4 T6 e9 }( T$ _, C                                                                                * ^/ o9 M6 U  _7 ?% y% n8 Z
                                                                                        制作一个优雅的麦克风放大器
- D) Z8 S1 r1 e                                                                                8 E/ @3 Z8 O, [# w$ e
                                                                        8 X3 T- T) C8 W4 M! v$ q! W6 ]
                                                               
8 z: k; k& O1 O                                                        + K1 w; _+ a" Z- R4 D
                                               
  j" n6 a! R6 r6 b
* @' Q5 z+ N6 |: M' n

rk5yjzoimay64060064530.png

rk5yjzoimay64060064530.png

9 x, D. B& x! m6 `扫码添加客服微信,备注“入群”拉您进凡亿教育官方专属技术微信群,与众位电子技术大神一起交流技术问题及心得~" B% O% ~4 w+ |- B, h4 u
分享 点赞 在看?? “三连”支持!
回复

使用道具 举报

发表回复

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则


联系客服 关注微信 下载APP 返回顶部 返回列表