前幾天我們聊了有關(guān)充電樁的基本概念以及相應(yīng)的系統(tǒng)框架，簡化的就是AC-DC后DC-DC，今天我們就來聊聊以Vienna為主的前級整流電路，主要講述Vienna整流電路的基本原理和調(diào)制方式。

Vienna整流電路

Vienna整流器于1994年被奧地利維也納大學(xué)的學(xué)者J.W.Kolar提出，作為一種三電平變換器，相較于普通的兩電平整流器如三相六開關(guān)整流器，其最大的優(yōu)勢在于，功率器件承受的應(yīng)力降低了一半、功率密度高、輸入電流的畸變小;相對于普通的三電平變換器，它具有電路簡單、功率器件較少，無橋臂直通的可能從而避免了死區(qū)時間的設(shè)置，同時降低了開關(guān)損耗、控制的復(fù)雜性和增大了有限占空比，也就是說可靠性得到了大幅提高。

因此，針對直流充電樁等高壓大功率場合，作為單向功率流動的Vienna整流器受到了很大的歡迎。

根據(jù)其輸入輸出的連接方式，我們可以分為三相四線制和三相三線制兩類。前者的電源中線和輸出電容中點相連，三相電路可以實現(xiàn)獨立的控制;后者三相耦合，控制分為解耦和不解耦兩種方法，也就是dq坐標系和abc靜止坐標系兩者分析方法。我們今天主要分析三相三線制。

Vienna基本工作原理

Vienna的基本電路拓撲如下：

其包括三個輸入升壓濾波電感、三相不可控整流橋(6個二極管)、三個雙向開關(guān)組(每組包括兩個反向串聯(lián)的功率MOSFET)和兩個輸出電容。

當Vienna整流器處于穩(wěn)態(tài)時，每一相的
橋臂均由一個雙向開關(guān)來實現(xiàn)電流的雙向流動，進而實現(xiàn)PFC功能(之前我們也提到雖然其是單向功率流動，但是其中電流仍是雙向的)。我們以B相來進行說明，當Sb開通(我們記為1)時，無論ib正負與否，整流器輸入端電壓UBM被開關(guān)管鉗位在0，如下圖所示：

UBM=0，ib<0 UBM=0，ib<0

當Sb關(guān)斷(我們記為0)時，電流ib僅能通過二極管Db1和Db2，且ib>0通過上整流管Db1，整流器輸入端電壓UBM被鉗位在UPM;當ib<0通過下整流管Db2，整流器輸入端電壓被前衛(wèi)在-UMN，如下圖所示：

UBM=UPM，ib>0 UBM=-UMN，ib<0

故，Vienna整流器的輸入端電壓，我們可以用下式表示：

當輸出上下電容能夠?qū)崿F(xiàn)均壓，則UPM=UMN=UPN/2。所以上式我們可以轉(zhuǎn)化為

式中，當開關(guān)管S1開通時為1，關(guān)斷時則為0。當i1>0，sign(i)=1;i1<0，sign(i1)=1。

綜上所述，輸入端的電壓方程可以表達為：

對于三相電網(wǎng)平衡系統(tǒng)，可得

Vienna的調(diào)制方法

Vienna整流器的調(diào)制方法，大多借鑒一普通的二極管鉗位三電平變換器，常見的如載波脈寬調(diào)制CB-PWM，不連續(xù)調(diào)制DPWM以及空間矢量SVM。

載波調(diào)制中有正弦調(diào)制波調(diào)制SPWM和基于共模分量注入的載波調(diào)制。SPWM出現(xiàn)的較早，實現(xiàn)簡單，并且輸出效果較好，所以用的比較常見。但是其電壓利用率不是很高，中點電壓波動也比較大;共模分量注入的載波調(diào)制常用的時三次諧波，可以一定程度上彌補一下SPWM的缺陷。不連續(xù)調(diào)制在特定時間內(nèi)分別將調(diào)制波鉗位到正、負和零三種電平，從而降低電流的畸變，減少開關(guān)動作次數(shù)，但是仍然具有中點電壓波動、電流諧波含量較大的缺點。

Vienna整流器的矢量分布圖如下：

與普通三電平不同的是，其輸入電壓不僅與開關(guān)狀態(tài)有關(guān)，同時還受到電流方向的限制。即在開關(guān)管開通時為零電平(o);在開關(guān)管關(guān)斷時，當輸入電流為正時，中點電壓為正電平(p)，當輸入電流為負時，中點電壓為負電平(n)。

空間矢量表達式：

其中，Va、Vb、Vc表示各相對應(yīng)的輸入電壓的電平，根據(jù)調(diào)制的特點，供可構(gòu)建的矢量個數(shù)為33=27個。其中，有三個零矢量，六個長度為2UPN/3的大矢量，六個長度為√3UPN/3的中矢量以及十二個長度為UPN/3的小矢量。而nnn和ppp為無效矢量，由于電流沒有流通路徑而不存在;ooo可以將三相電源構(gòu)成回路而無輸出電容的充放電。

以上便是今天的內(nèi)容，希望你們能夠喜歡，下一篇我們還繼續(xù)聊Vienna，聊聊其另外的空間矢量調(diào)制方式，敬請期待。