本文今天要讲的三相三电平维也纳PFC拓扑结构，是大功率充电桩的充电模块的热门拓扑。从最初的7.5kW、10kW ，到后面的15kW、20kW，功率等级不断提高。市场上的充电模块绝大部分都是三相输入，因此PFC 部分也基本都是采用的三相无中线 VIENNA 结构的拓扑。今天主要介绍如下内容：
- 主电路组成
- 工作原理
三相三电平维也纳PFC转换器电路图：
简图如下：
- 三相二极管整流桥，使用超快恢复二极管或 SiC 二极管；
- 每相一个双向开关，每个双向开关由两个 MOS 管组成，利用了其固有的反并联体二极管，共用驱动信号，降低了控制和驱动的难度。相比其他组合方案，具有效率高、器件数量少的优点；
- 电流流过的半导体数量最少，以 a 相为例：
▪ 双向开关 Sa 导通时，电流流过2个半导体器件，euo=0，桥臂中点被嵌位到 PFC 母线电容中点；
▪ 双向开关关断时，电流流过1个二极管，iu>0 时euo=400V， iu<0 时 euo=-400V，桥臂中点被嵌位到 PFC 正母线或负母线。
电路的工作方式靠控制 Sa、Sb、Sc 的通断，来控制 PFC 电感的充放电，由于 PFC 的 PF 值很接近1，在分析其工作原理时可以认为电感电流和输入电压同相，三相点平衡，并且各相差120度；
电路的工作方式靠控制 Sa、Sb、Sc 的通断，来控制 PFC 电感的充放电，由于 PFC 的 PF 值很接近1，在分析其工作原理时可以认为电感电流和输入电压同相，三相点平衡，并且各相差120度；
- ① 三相相三电平 Boost 整流器可以被认为是三个单相倍压 Boost 整流器的 Y 型并联；
② 三个高频 Boost 电感，采用 CCM 模式，减少开关电流应力和 EMI 噪声；
③ 两个电解电容构成电容中点，提供了三电平运行的条件；
三相交流电压波形，U、V、W 各相差120度。
通过主电路可以看出，当每相的开关 Sa、Sb、Sc 导通时，U、V、W 连接到电容的中点 O，电感 La、Lb、Lc 通过 Sa、Sb、Sc 充电，每相的开关关断时，U、V、W 连接到电容的正电平（电流为正时）后者负电平（电流为负时），电感通过 D1-D6 放电，以0~30度为例，ia、ic 大于零，ib 小于零。
每个桥臂中点有三种状态，三个桥臂就是3^3=27种状态，但不能同时为 PPP 和 NNN 状态，故共有25种开关状态；主电路的工作状态与发波方案有较大的关系，采用不同的发波方案会在每个周期产生不同的工作状态。
一般 Vienna 拓扑采用 DSP 数字控制，控制灵活，可移植性强。
1.采用单路锯齿波载波调制电流环控制器输出的调制信号被馈送给锯齿波载波，保持恒定的开关频率；
在0~30度这个扇区内，每个周期产生4个开关状态，由于波形不对称，电流波形的开关纹波的谐波比较大；
采用该种方式进行调试，桥臂中点线电压的最大步进是2Ed（Ed 为母线电压的一半，400V）；
2.采用相位相差180度的高频三角载波，当对应的输入电压是正半周的时候，采用 Trg1，当对应的输入电压是负半周的时候采用 Trg2，每个周期产生8个开关状态，与传统的控制方案产生4个开关状态相比，8个开关状态相当于频率翻倍，减小了输入电流的纹波，对 THD 指标有好处；
三相三电平 PFC 可以看作是三个单相的 PFC，每个单相相当于由两个 Boost 电路组成，在交流电压的正负半周交替工作，
以 a 相为例，驱动信号为高时，则开关管 Q1 导通(交流电压的正半周) 或者 Q2 导通 (交流电压的负半周)；驱动信号为低时，开关管 Q1 和 Q2 都关断。电压正半周时，a 相上桥臂二极管导通；电压负半周时，a 相下桥臂二极管导通。
通过上面的分析，采用移相180度的三角载波进行调制，在0~30度的扇区内有8种开关状态，4种工作模式 ONO,ONP,OOP,POP。
ONO 工作模式：
a 相和 c 相导通，b 相截至，U 和 W 电压为0，V 点电压-400V；该工作状态只给 C2 进行充电；
ONP 工作模式：
a 相导通，b 相和 c 相截至；U 点电压为0，V 点电压为-400V，W 点电压为+400V；
OOP 工作模式：
U 和 V 点电压为0，W 点电压为+400V；
POP 工作模式：
U 和 W 点电压为+400V，V 点电压为0，该工作模式只给 C1进行充电；
当然，这只是在0~30度扇区的工作状态。其实在整个工频周期，是有25个工作状态的。
ONO 和 POP 这两种工作模式只给 C1 或 C2 充电的状态对后面母线电压均压起决定性的作用。
我们知道，DSP 的 PWM 模块的载波方式不能改变，一般是无法使 DSP 产生幅值相同、相移180度的载波时基.可以用正负半周不同方式实现，具体实现方式如下：
在正半周的时候跟 CMPR+比较，在负半周的时候跟 CMPR-比较。正半周的时候低有效，负半周的时候高有效。这样就可以产生180度的相移了，其中 CMPR-是 PI 计算出来的值，而 CMPR+=PRD-CMPR-。
后续我们会从控制模式、控制地的选择、母线均压原理、原理仿真、如何实现数字化几个方面继续介绍三相维也纳 (Vienna) 主拓扑。
欢迎大家帮忙指点，谢谢！
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