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三相输入如何实现PFC?

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powercontrol
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高级工程师
  • 2021-5-5 14:34:02
10问答币
三相输入,想通过功率因数校正获得高PF值和低谐波,并且经过功率因数校正之后得到母线高压为650,除了三相PWM整流器技术之外,还有什么其它的方法吗?可否采用分成单相(AB AC BC)三组,各自组成一个单相380VAC PFC输出650V,然后三个PFC块再并联?
joezzhang
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  • 2021-5-5 15:37:14
 
电流不大的话(5kW以下),可以直接三相整流桥出来boost PFC
带零线输入,可以分为三相220Vac各自PFC,可以用600V开关管和400V母线、省成本,但要注意均流 (7kW以下)

10kW以上单机用维也纳结构,成本和效率都比分三路有优势



powercontrol
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高级工程师
  • 2021-5-5 16:16:44
 
1.三相不带零线输入,经过整流桥出来后如何boost PFC?和单相类似的做法?
2.如果输入带零线,则得到三组独立的PFC,输出都为400V,这个时候这三个PFC如何实现均流?
3.维也纳不会没有接触过,短时间内就暂时不考虑了。

joezzhang
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副总工程师
  • 2021-5-5 16:29:24
 
1.三相不带零线输入,经过整流桥出来后如何boost PFC?和单相类似的做法?  是的,1200V开关管,两组400V电容串联,母线设定在700V左右为宜

2.如果输入带零线,则得到三组独立的PFC,输出都为400V,这个时候这三个PFC如何实现均流?
  这么搞一般不在PFC这里做均流,每组PFC后面带一个DC-DC,在DC-DC的输出端均流即可

3.维也纳不会没有接触过,短时间内就暂时不考虑了。

  单机10kW以上,不上维也纳就没有竞争力,不会可以学,关键是看有没有必要
powercontrol
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高级工程师
  • 2021-5-6 09:43:19
 
针对三相不带零线这种,是类似单相PFC这种构架吗?之前一直没看到有人用过这种三相PFC电路。
微信图片_20210506092428.jpg



joezzhang
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  • 2021-5-6 14:54:48
 
小功率可以这么干,但是母线电压最好高一点,380*1.414=537,如果电网有20%误差,537*1.2=644

电容上的纹波超过+/-6V就有输入直接通过二极管灌到母线电容的风险
powercontrol
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  • 2021-5-6 16:05:10
 
所谓的三相小功率大概是什么功率范围内可以适合用这种拓扑?
joezzhang
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  • 2021-5-6 21:38:24
 
小功率就是3A以下输入电流
10kW用维也纳,不会就学,不然即使勉强鼓捣出来成本也没有优势,不如买一个现成的


就算你拆成三个单相,算上5%不均流,至少3.5kW/相,这个功率用传统方法实现得了,但效率低和散热器大、重、贵

要是实验室搞来玩、骗金费还可以,做产品卖的话没有市场的,25-50kHz维也纳用6只IGBT比你这样拆分便宜多了
powercontrol
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  • 2021-5-7 12:04:00
 
确实是,拆成三个AC-DC模块再并联,成本不具备什么优势
powercontrol
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  • 2021-5-6 16:14:36
 
改为这样是否可行?
三个一致的独立PFC电感+MOS+二极管,输出后二极管阴极并接在一起。类似单相PFC做法,一个控制芯片,出来的一路驱动PWM经过三个独立驱动芯片得到同步驱动信号D1 D2 D3,相当于三组PFC并联在一起,但是还是单路控制方式,这样是否可以得到较大功率的输出?比如说输出680VDC-10kw。

微信图片_20210506160817.jpg


nc965
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  • 2021-5-6 19:04:27
 
不能这样用,要三个单相桥分开才能PFC
gaohq
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  • 2021-5-6 19:36:46
 
3个 普通 220VAC输入的PFC电路并联
powercontrol
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  • 2021-5-7 12:01:53
 
三相四线输入,不带零线N的,只有地线PE。况且即使带零线N,拆成三个单相220VAC,整三组PFC输出400VDC,也无法直接并联在一起吧,每个PFC之间均流不了呃。
powercontrol
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  • 2021-5-7 12:03:18
 
版主的意思是用三个高压单相桥将输入三相分成三组单相380VAC吗?比如AB AC BC
nc965
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  • 2021-5-7 14:40:19
 
三个单相220V才行,需要一个零线,即使是假的
powercontrol
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  • 2021-5-7 15:57:37
 
三个单相220VAC?版主的意思是将A B C三条火线各自和地线PE搭配得到三个单相AP220  BP220  CP220吗?这样的假单相具备带载能力?即使可行,但是这三个单相PFC输出400VDC如何并联起来实现均流呢?
我的想法是后级的DCDC采用一个全桥来搞定,采用双管并联,然后多个变压器串并联的方式,输出10kw,所以先想方设法前级实现一个可靠的PFC。
nc965
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  • 2021-5-7 17:41:07
 
我的意思是11楼才行,10楼不行
joezzhang
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  • 2021-5-6 21:59:48
 
电感一样,整流桥一样,3只900-1200V的MOSFET/IGBT和3只900-1200V的快恢复/SiC二极管,换成6只650V的IGBT


Vienna Converter.JPG
powercontrol
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  • 2021-5-7 12:02:23
 
不太明白,还请指点。
nc965
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  • 2021-5-7 14:42:45
 
这就是维也纳,最适合的结构,不知道你为啥反感。
powercontrol
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  • 2021-5-7 15:51:39
 
不是反感,而是现在项目时间比较赶没有太多的时间去学习这种对于我而言全新的拓扑,因为我们现在做出来样机给到客户起码要做到心里有点数。
nc965
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  • 2021-5-7 17:42:51
 
你不觉得20楼的方案更加不能理解?
powercontrol
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  • 2021-5-8 09:57:50
 
20楼你说的是 “三个单相220V才行,需要一个零线,即使是假的”。这个即使是假的是什么意思?
nc965
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  • 2021-5-8 10:00:14
 
三个单相220V接成星形的意思,凭空制造一个零线
powercontrol
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  • 2021-5-8 10:55:25
 
但是输入只有三条火线A B C,以及一条地线PE
nc965
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  • 2021-5-8 11:07:54
 
因此才叫它“假的”,假的的意思就是不是真的,不需要真的把零线接进来的意思,不需要接零线也成立的意思
powercontrol
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  • 2021-5-8 14:13:36
 
那怎么理解呢?怎么整成星形接法获得这个220VAC? 难不成是A+PE / B+PE / C+PE ?

微信图片_20210508141036.jpg
nc965
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  • 2021-5-8 15:20:57
 
星形连接可以创造一个N,没PE啥事,这事百度即可,或者《电工基础》
powercontrol
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  • 2021-5-8 15:22:46
 
好的,查看一下相关资料,谢谢
nc965
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  • 2021-5-5 18:22:59
 
维也纳即可
powercontrol
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  • 2021-5-6 16:06:48
 
维也纳没有接触过,而且后面要跟三电平LLC这个也没有玩过
nc965
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  • 2021-5-6 19:02:20
 
维也纳是最实用结构,后面也不一定非得三电平
powercontrol
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  • 2021-5-8 09:54:10
 
请问市面上有没有专门卖三相维也纳模块的厂商呢?
nc965
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  • 2021-5-8 09:57:49
 
当然有,功率很大才需要用模块,批量很大才需要厂家,否则淘宝吧
powercontrol
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  • 2021-5-8 14:16:40
 
万能的淘宝!
维也纳模块可以直接用那个+400V和-400V(不用中点),看作一个+800V和GND输出吗?这样后面带一个IGBT模块做10kw也不是特别难的事情。
nc965
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  • 2021-5-8 15:16:46
 
没有正负400,输出400的根号3倍吧,有中点,但你输出可以不用它
powercontrol
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  • 2021-5-8 15:22:08
 
这个不是+400V,0 ,-400V的电平吗?首尾合起来不是800V?
nc965
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  • 2021-5-8 15:23:40
 
400是单相PFC来的,你现在是三相,单相与三相的关系是根号3倍,由于三相比单相稳定,实际上400(的根号3倍)都用不了,670~690V吧(就能PFC)
powercontrol
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  • 2021-5-8 16:05:09
 
也就是说,买一个维也纳模块回来,测试其输出端的正负极,只有690V左右。
nc965
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  • 2021-5-8 16:09:26
 
不知道你说的模块是啥?我说的模块是类似于IGBT模块的维也纳整流器模块,是一种功率器件,本身不带电。
powercontrol
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  • 2021-5-8 16:50:34
 
我的理解是买一个维也纳整流模块回来,输入端接入三相电,那么输出端就是+400V,0,-400V,然后用其正负两端电压,相当于这个模块就是一个黑匣子。
nc965
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  • 2021-5-8 21:44:52
 
我说那种模块还不能直接上电,还有很多外围元件。当然也有能直接上电的三相PFC模块(这种模块其实就是个)电源。但是无论哪种模块多半都不会是800V,你非要做成800V(相当于你非要把单相做成462V一样)它也能运转。
nc965
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  • 2021-5-9 00:54:30
 
纠正一下,维也纳输出正负400V是对的
boy59
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  • 2021-5-8 16:31:03
 
可以采用三个单相组合的比如下面两种电路
三个单相组成三相PFC.jpg
或者采用下面的三相双开关PFC电路成本上有些优势
三相双开关.jpg

powercontrol
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  • 2021-5-8 16:54:41
 
上面b图中做法之前见过有这样的实物,就是成本太高了,相当于三组独立的单相AC-DC模块并联;a图中这种做法暂时不知道如何理解。
boy59
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  • 2021-5-8 17:24:43
 
和(b)的作用相同,单相PFC的“地”电压是变动的,需要做相关处理后才能把三路并联起来。
powercontrol
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  • 2021-5-8 23:28:33
 
想了解一下这个图a,请问:
1.红色框框的这三个属于什么电感?还有这三个二极管又是什么类型的二极管?
2.“单相PFC的“地”电压是变动的,需要做相关处理后才能把三路并联起来”。需要什么样的处理呢?可否给些思路?
3.控制这三个MOSFET是同一个PWM吗?整个PFC的电流取样在哪里?
162600emajbtmhoebz7a69.jpg





boy59
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  • 2021-5-9 10:55:36
 
以大地为参考点,单相整流桥后输出的电位是0~±310V(示波器直接测量电源高压侧会炸管),所以三个相差120的单相PFC是不能直接并联的。如果要并联就需解决电位问题,三相电中的零线N可以作为参考电位使整个系统达到对称平衡,组合PFC实现方法见下图
单相组合三相PFC.jpg
图中可以认为是由六个独立的单相PFC构成(工作模式就是标准单相PFC模式),实际应用中一般不关心相对于N线(大地)的电位或者说后级一般接有DC/DC隔离电路,所以单相电路中只需保留一个开关和一个输出电容即可就与之前的图(a)一样了。
nc965
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  • 2021-5-9 11:35:08
 
不用后面的N,二极管和电感也可只用一只
powercontrol
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  • 2021-5-9 17:08:04
 
好复杂的样子,一下子暂时理解不了。
andywang
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  • 2021-5-10 17:01:11
 
请教一下老师,删除每路左边两个二极管可以正常工作吗?谢谢!
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  • 2021-5-10 17:58:15
 
48楼的图可以,甚至每一相的电感可以去掉一个然后挪至交流电源与桥之间(整理一下就是维也纳结构)。
46楼的(a)是不能去左边的两个二极管的(整理一下就是二极管比较多的维也纳结构)。
andywang
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  • 2021-5-11 09:23:47
 
谢谢老师,我说的就是48楼图。昨天不知为何回复图贴不上去,所以说的可能不是很清楚。
pandy
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三相PFC转换器1
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三相PFC转换器2
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三相PFC转换器6
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pandy
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rumenzhe
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厉害,这是什么神书?给个书目录看看,买一本回来学习学习。以后可能用得上
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《现代高频开关电源技术及应用》-刘凤君
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  • 2021-5-12 14:45:46
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这本书,很多内容也仅是对一些概念性的原理进行阐述,并不涉及具体的设计。电子工业出版社的书都或多或少有些错误,还得边看别甄别。
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