三相五電平VIENNA

該拓撲與傳統三相三電平VIENNA主要區別是每相都有一個三態開關電路。所謂三態開關中的“三態”，就是指每相都會有三種開關狀態或者工作狀態，同時會在橋臂端口Vx點的位置形成五種電平狀態，因此也稱三相無中線五電平Vienna電路，而傳統三相Vienna則為兩種狀態、三種電平。以其中A相橋臂為例，如圖3.1，三態開關的具體來源如下：假設耦合變壓器為理想變壓器，工作在50Hz工頻的正半周期，有四個開關狀態(1)到( 4)，對應圖中(a)到(d)：

(1) 當Q1~Q4均導通時，A1、A2均為ON態，VA=(VA1+VA2)/2=Vmid，即零電平;

(2) 當Q1~Q2導通，Q3~Q4截止時，A1為ON態、A2為OFF態，VA=(VA1+VA2)/2=1/2Vo，即1/2電平;

(3) 當Q3~Q4導通，Q1~Q2截止時，A2為ON態、A1為OFF態，VA=(VA1+VA2)/2=1/2Vo，即還是1/2電平;

當Q1~Q4均截止時，A1、A2均為OFF態，VA=(VA1+VA2)/2=Vo，即1電平;

(a) A1、A2均為ON態

(b) A1為ON、A2為OFF態

(c) A1為OFF、A2為ON態

(d) A1、A2均為OFF態

同理對于工頻負半周期，就有-1、-1/2與0電平。因此VA共有+/-Vo、+/-0.5Vo、0五種電平出現，這使得相比三電平電路，每一相的電感在開關側的電位更加接近正弦波，因此能夠形成正弦度更好的輸入電流波形，如圖3為三態開關拓撲，從PFC電感、耦合電感的開關側(即VA、VA1/VA2)來看，實現的三電平和五電平波形。

圖3 三態開關實現五電平電路

總結：

1. 該拓撲在三相無中線三電平VIENNA的基礎上，每相通過一個三態開關電路(包含一個PFC電感加一個自耦合變壓器)將一路功率分為兩個的功率支路，可實現兩個支路功率的自動均流，這種交錯并聯方式可適用于大功率應用場合。(不希望開關管超過2個，動態均流不好做，也是一個選擇該拓撲的原因。)

2. 該拓撲的兩個功率支路開關相差為180度，實現了PFC電感電流紋波的近似倍頻，可在三相三電平VIENNA基礎上進一步降低器件開關損耗降、輸入電流紋波、減小濾波器體積，提高功率密度和效率;同時也促成了每相的三種開關狀態和五種電平模式(因此也稱三相三態開關VIENNA或稱三相五電平VIENNA電路)，五電平比三電平的階梯形更接近正弦波，更有利于降低輸入電流諧波失真度。