1. 设计需求分析

->功率等级：20kW，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250~500V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+对称全桥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500V40A，LLC选用上下母线对称全桥LLC，LLC全桥管子承受电压为母线总电压的一半，同时对称全桥LLC后级输出并联输出能够自动均衡前级正负母线电压，无需前级PFC进行控制，简化控制系统。

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500V40A这个规格的LLC，选用三电平半桥LLC单个管子无法做到这么大电流输出，管子并联或者两路三电平LLC半桥，一个是成本问题，另一个是可靠性问题；综合考虑选择了上下对称的全桥LLC，上下母线分别接入全桥LLC，后级LLC输出并联，每路全桥LLC输出功率为500V20A，同时由于后级输出并联，还能自动平衡前级上下母线平衡，提高系统可靠性。