| | | | | VIENNA 整流器有如下特点: 优点:1)在相同的电平数下,开关器件由 12 个减小为 3 个;因而开关损耗 小,效率高; 2)电路得到简化、可靠性更高; 3)简化了控制环节,降低成本和体积。 缺点:1)能量只能单向传递; 2)同样需要大量的二极管; 3)存在直流分压电容电压不平衡问题。
在下面我给大家介绍VIENNA整流器的基本工作原理,为了后面的控制策略和代码编写都是非常重要的基础知识。不可小视。
本帖最后由 main 于 2015-12-11 11:15 编辑
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| | | | | | | 假设三相平衡系统,则有:
Ua = Umcos(wt)
Ub = Umcos(wt-2pai/3)
Uc = Umcos(wt+2pai/3)
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| | | | | | | | | 大家再看看三相电网是什么样的电压波形
由上图可知,每相之间相位差120度
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| | | | | | | | | | | 以 0 ≤ ωt ≤ π / 6 为例,说明三相电压在整流状态时的工作情况。在这个区间 A 相的输入电压始终为正,B、C 相的输入电压始终为负。设开关管导通时为1, 关断时为 0。则三相开关有 23 = 8 种状态,分别如下: 状态 0(0,0,0):开关管 Sa ,Sb , Sc 关断,电压 uAO = udc /2 , uBO = −udc /2 , uCO = −udc /2 正向电流对电容C1及C2充电。 状态1(0,0,1):开关管 Sa , Sb 关断 Sc 开通,电压uAO = udc /2 ,uBO = −udc /2 , uCO =0 正向电流对电容C1充电,C2通过直流侧负载放电。
状态 2(0,1,0):开关管 Sa ,Sc 关断, Sb 开通,电压 uAO = udc /2 ,uBO =0, uCO = −udc /2 ,正向电流对电容C1充电,C2通过直流侧负载放电。 状态3(0,1,1):开关管 Sa 关断,Sb ,Sc 开通,电压uAO = udc /2 ,uBO =0, uCO =0, 正向电流对电容C1充电,C2通过直流侧负载放电。 状态 4(1,0,0):开关管 Sa 开通, Sb ,Sc 关断,电压uAO =0, uBO = −udc /2 , uCO = −udc /2 ,C1通过直流侧负载放电,正向电流对电容C2充电。 状态5(1,0,1):开关管 Sa 开通, Sb 关断,Sc开通,电压uAO =0,uBO = −udc /2 , uCO =0,C1通过直流侧负载放电,正向电流对电容C2充电。 状态6(1,1,0):开关管 Sa ,Sb 开通,Sc 关断,电压uAO =0,uBO =0,uCO = −udc /2 , C1通过直流侧负载放电,正向电流对电容C2充电。 状态7(1,1,1):开关管 Sa , Sb , Sc 开通,电压uAO =0,uBO =0,uCO =0,C1, C2通过直流侧负载放电。 由上面可推知线电压uAB 可产生四个电平: udc , udc /2 , −udc /2 ,0,其绝 对值是三个,组成了三电平。uBC ,uCA 也由三电平组成。用这三个电平合成的阶梯波,接近正弦输出电压。其它扇区可仿照上面推得。 建立研究对象的数学模型,是深入研究和分析对象的工作机理、特性,以 及提高系统控制性能的基础和必要手段。
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| | | | | | | | | | | | | 上面有什么不懂的请尽快提出来,搞懂了我就往下面讲解,最后就是代码实现
我用的是TI的TMS320F28335
150M主频,浮点运算
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| | | | | | | | | | | | | | | 看来没什么人关注三相维也纳PFC,建议论坛删了我这个帖子。谢谢
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | 上图中,如果增加3个MOSFET的话,可以省掉12个二极管,控制也不是很复杂
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 还望楼主继续,虽然不一定会用这种架构,但作为一种新思路学习一下还是很好的。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 刚看到版主的帖子。我司正在做三相维也纳结构PFC,老大还不给我们培训,项目就好上马了,我一点都不懂。希望版主还是继续写下去吧,给我们这些爱技术的人一个学习提高的机会。爱技术的人会参与讨论的。
本帖最后由 better 于 2016-4-20 18:48 编辑
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| | | | | | | | | | | | | | | 你好 版主,你这个三相VIENNA控制有程序吗,能否给小弟参考一下吗? |
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| | | | | | | | | | | | | | | TMS320F28335 楼主开个贴好好讲讲这个DSP呗,我是做硬件的,一直对软件比较好奇。
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| | | | | | | | | | | | | | | 可以分享看看吗,最近在学习28335芯片控制Vienna |
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| | | | | | | | | | | | | 状态1(0,0,1):开关管 Sa , Sb 关断 Sc 开通,电压uAO = udc /2 ,uBO = −udc /2 , uCO =0 正向电流对电容C1充电,C2通过直流侧负载放电。 我认为C2没有放电,想问下C2的放电回路是什么? |
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| | | | | | | | | | | | | | | 这个过程应该是这样的吧:
对AB两相来讲,同时对电容C1C2充电,AB也向负载供电,
C相只是一个电感储能的过程,同时也对C2充电。C2只是构成了一个回路而已。
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| | | | | | | | | | | | | 楼主好,UAB没有发现有-Ud/2这个电平呢?
另外三电平或者五电平指的是电平的绝对值?
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| | | | | | | | | | | | | 这个电压不是动态的过程吗?为啥第一种状态下+三个驱动都关闭时候:Uao=1/2*U Ubo=-1/2*U Uco=-1/2*U?
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| | | | | | | 换成两个MOS做双向比较常用,控制上用平均电流控制模式就可以,简单可靠。现在这个拓扑比较固定了,就是管子数量多,成本不好控制。
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| | xkw1cn- 积分:131263
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- 主题:37517
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- 帖子:55603
积分:131263 版主 | | | 恕我直言;不是不关注,是觉得你的电路太复杂。开关管减少到3只;可快恢复增加了两倍且需要中线。。。。如同一台机器可以代替十人工作却需要二十人维修一样。。。
一个本来三相桥就可以搞定的事。。。。
算法上;建立从理论开始,比如适量控制开始,如何从数学模型到构建系统。。。状态机列的不清楚。。。
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| | | | | | | | | 可以做双向流动,把几个二极管全部换成三相的IGBT |
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| | | | | | | 普通的三相桥不能做PFC使用,三相维也纳不是光整流最大的作用是PF的校准,因此比较大型的设备,上几乎都用到,只不是现阶段做比较大型设备的人比较少而已。因此这贴才这样。。。贴是好贴。。
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| | | | | | | 他列举了一种状态机,其他的两种自己可以去推了,他这个是最适合控制的状态构架了。。 |
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| | | | | 我之前也这样干过,诸多问题,放弃了,还是中规中矩的好。
主要问题是用二极管搭建的双向开关,要吃掉不少效率点,效率不会高。
不过这个电路也有特点,讨论一番还是不错的,楼主请继续。
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| | | | | | | 这架构不错啊。最大亮点是可以用单周期控制,并且没有啥死区直通的担忧
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| | | | | | | | | 二极管是单向的不必担心直通,但是二极管压降相对比较大,因此吃掉一部分效率,如果时序或者伏秒控制得好,好事推荐IGBT
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| | | | | 你好!
看了你的帖子,我们正在开发一款8KW的三相PFC,希望有机会合作。
武工
teL:13312903584
email:prazisa@163.com
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| | | | | 先收藏了,等待卤煮更新,最近才开始认真研究PFC,对维也纳很有兴趣
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| | | | | | | 现在比较火的充电桩模块,三相PFC的主流架构应该是维也纳的吧。
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| | | | | | | | | 是啊,不过技术难度还是比较大的,我公司的充电机都没用维也纳,因为压根就没招到能搞得软件工程师
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| | | | | | | | | | | 打算用什么控制方法,SVPWM,还是单周期控制。
我们用的单周期控制,做了两款,都还可以。
想对比一下SWPWM。
另外:用一个普通电感 + 一个耦合电感。每一相有两路交错PWM控制。这种拓扑叫什么拓扑?(华为的充电机就是用这种)。
本帖最后由 wells 于 2016-5-12 11:30 编辑
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| | | | | | | | | | | | | 您说的耦合电感加普通电感的拓扑能给详细说说么?我好像也见过类似的
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| | | | | | | | | | | | | 其实也不低了(18K的上限加年终3个月的奖金,貌似也算过得去了),就是公司位置不是太好,不过,也没我啥事,反正现在就打打杂
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| | | | | | | | | | | 我也准备搞三相无中线的VIENNA PFC拓扑了,先了解下工作原理,然后仿真。现在充电桩的前级基本都是这个拓扑。
三相三电平PFC一般采用两种PWM发波方式,一种是矢量发波(SVPWM),另一种是常规发波;利用DSP的灵活性可以很好的判断PFC是矢量发波还是常规发波!
还有楼主写的内容貌似就是一篇硕士论文,如果采用双向MOSFET开通(共6pcs),就可以节约12个二极管了,楼主发的原理图在可操作性上不太现实。
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| | | | | | | | | | | | | 楼主的电路可行的,去年有好几家做充电桩模块的都用这个电路。现在有一部分改成交错的。
6个MOS管的成本应该比12个二极管的成本贵。
SVPWM,是不是要锁相?如果三相不平衡,怎样处理?
本帖最后由 wells 于 2016-6-8 09:52 编辑
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| | | | | | | | | | | | | | | 车载充电机是单相和三相是可以兼容的,比如:比亚迪E6的车载充电机。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | SVPWM的制约因素在成本,需要更好的芯片,至于算法都很成熟
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| | | | | | | | | | | | | | | 看到大多维也纳结构的都是用的6只MOS 快恢复二极管没这么多。之前做过个小功率的三相PFC 没有研究通维也纳结构,就采用了更简单的双管三电平做交错PFC。正好跟着学习下。
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| | | | | | | | | | | | | 三相无中线vieena拓扑还是要搞起来,最近在研究,一起讨论讨论。
Qa1/Qa2,Qb1/Qb2,Qc1/Qc2可以分别共用驱动信号。 |
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| | | | | | | | | | | | | | | 每相一个双向开关,每个开关由两个MOS管组成,利用其固有的反并联体二极管,共用驱动信号,降低了控制和驱动难度,比其他组合方案,具有效率高、器件少的特点。以a相为例,双向开关Qa1/Qa2导通时,电流流过这两个MOS管,此时Vao=0,桥臂中点被钳位到PFC母线电压的中点,双向开关关断时,电流流过一个二极管,当ia>0时,Vao为正母线电压,当ia<0时,Vao为负母线电压,桥臂中点被钳位到正母线电压或者负母线电压,所以,桥臂中点有三种电平。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 我仿真的驱动波形,采用SVPWM控制,以0-60°的扇区为例,其他都是对称的,共有7种开关状态。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 三相PFC电流环的控制与单相的boost电路控制方法一样的。单相PFC控制可以参考UC3854的控制方法。三相Vienna拓扑只是多了一个均压环路,由于要对PFC母线进行均压处理,将PFC均压环路计算的结果注入到PFC电流环的给定里面去,保证均压效果。
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 请教一下三相维也纳PFC电感计算?能给分享些资料或者经验么谢谢 |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 这个简单,每相按三分之一功率,电压按最低相电压,母线按半个BUS,其实差不多等于一个单相PFC |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 如图,15KWPFC,三只500~600UH电感基本OK
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 你好,最小输入电压不需要转化为相电压来计算最大电流吗?
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 你好,你说的VINac=300V,这是线电压吧,但是实际应该用相电压计算吧
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 您好,看了你设计的这个计算书,不知道是否有测试纹波电流,就是实际的电感电流,如果按照你这个计算方式取值,最后做出来的实际纹波量应该会超过30% |
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| | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | 看你这个开关频率,请问你PFC电感用什么材质在做的?
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| | | | | | | | | | | | | | | 目前我们公司在做的充电机也是这个拓扑,目前在研究锁相环。
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| | | | | | | | | | | | | | | 你这种是和他的二极管控制是一样的,但是就是怕MOS直通,因此他用二极管可以很好预防这个问题,但是二极管损耗大,也是一个最大的毛病 |
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| | | | | | | 这个电路在三相输入通信整流器中用的非常成熟了,由于做汽车充电器的人基本上都是之前做过通信整流模块的人,所以现在的汽车充电器基本上都是采用这个架构,当然也有用三个单相boost 做的产品。
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| | | | | | | | | | | 看功率,如果是15KW的话,主流是25kHz~45kHz
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| | | | | | | | | | | | | 赞!三相维也纳结构的MOsfet的驱动一般怎么实现啊?
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 低成本应该是用驱动变压器搞定吧,用隔离芯片和驱动芯片还需要二次侧用电,成本有些搞不下来吧
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| | | | | | | | | | | | | | | | | 没必要啊,直接一颗隔离驱动就搞定。安华高大把这种东西,
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| | | | | | | | | | | | | 原来的庄主main如果能接着原来的往下讲就好了,很期待大家讲一讲,给我们这些没做的人先学习一下
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| | | | | 研究生毕设课题就是这个,目前在做开环调节,不知道怎么下手 |
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| | | | | 最近有这方面项目3相PFC,望合作.江工13521275786
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| | | | | 我们维也纳整流器,没有用矢量控制,效果也还可以,稳定,简单。 |
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| | | | | 特斯拉 MOdel3 OBC 的PFC是什么架构呢?
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