前言:现在市面上三相AC-DC整流器的有了几个新方案,大家都不约而同的往三相单级隔离的方向上思考。
下图是参考文献1中提出的一种方案,作者使用DAB变换器来实现功率控制。由于目前我还没有把DAB在这场景的应用上搞清楚,所以转为用ZVS不对称全桥的方式来实现。
下图是三相单级隔离ZVS全桥整流器
我们观察这个三相输入正弦波,他们的中间部分完成可以用三角波来模拟,另外再叠加上上面和下面线~线电压的馒头波,只要通知上面和下面两个倒正弦波,然后将其通过组合起来,就可以生成或者说得到三相正弦电流波形。
CH1 VXY,CH2 VYZ,CH3 三相VAC
下图是在VA>0>VB>VC区域的调制波形:可以分为四个矢量,分别是PN,PY,YN,00。
四种矢量的分别作用时间由VPY和VYN的电压波形与PWM RAMP比较得到。可见VPY和VYN与VABC的电压波形:
与普通PFC的调制策略一样,需要引入电网的参考波形,在SWISS变换器中是引入这两个波形进行占空比调制。但是需要区分的是VA>0>VB>VC和VA>VB>0>VC两种情况。
VA>0>VB>VC情况
对应到TNPC全桥上此时电流的路径分别是:
-
VPN // Q1(ON) > TAN > Q4(ON),最高电压加到变压器上
-
VPY // Q1(ON) > TAN > (Q4 OFF || Q7 Q8横管 ON)
-
00 // Q1(ON) > TAN > Q3(OFF)
VA>VB>0>VC情况
对应到TNPC全桥上此时电流的路径分别是:
-
VPN // Q4(ON) > TAN > Q1(ON),最高电压加到变压器上
-
VPY // Q4(ON) > TAN > (Q1 OFF || Q5 Q6横管 ON)
-
00 // Q4(ON) > TAN > Q2(OFF)
其他不同扇区只是切换不同的PWM即可,不在赘述。
测试:
VAC 220V RMS 50HZ
TAN 3:1
LR 12UH
LBUCK 100UH
FSW 100KHZ
POUT 3.3KW
100%负载切10%负载
小结:本文基于SWISS整流器原理再结合不对称ZVS全桥,实现了一种基于SWISS的三相单级隔离ZVS全桥整流模式控制。经测试发现该种控制简单,输入电流不错,是一种不错的单级隔离变换器的方案。本人能力有限,如有错误恳请帮忙制作,感谢观看感谢支持,谢谢。
后续研究继续更新。
参考文献:
1,SWISSRectifier – A Novel Three-Phase Buck-Type PFC Topology for Electric VehicleBattery ChargingT.B. Soeiro,T. Friedliand J. W. Kolar Power Electronic Systems Laboratory ETH Zurich, Switzerland
2,J.-I.Itoh, I. Ashida,"A Novel Three-Phase PFC Rectifier Using a Harmonic Current InjectionMethod," IEEETrans. on Power Electron.,vol. 23, no.2, pp.715-722, Mar. 2008.
3,Novel Modulation Concept of theSWISS Rectifier Preventing Input Current Distortions at Sector BoundariessL. Schrittwieser, J. W. Kolar, T. B. Soeiro ©2015 IEEE