• Menu
  • Product
  • Email
  • PDF
  • Order now

  • 基于 Vienna 整流器的 10kW 三相功率因数校正参考设计

    • ZHCUCN4 December   2024

       

  • CONTENTS
  • SEARCH
  • 基于 Vienna 整流器的 10kW 三相功率因数校正参考设计
  1.   1
  2.   说明
  3.   资源
  4.   特性
  5.   应用
  6.   6
  7. 1系统说明
    1. 1.1 术语
    2. 1.2 主要系统规格
  8. 2系统概述
    1. 2.1 方框图
    2. 2.2 设计注意事项
      1. 2.2.1 控制系统设计原理
        1. 2.2.1.1 PWM 调制
        2. 2.2.1.2 电流环路模型
        3. 2.2.1.3 直流母线调节环路
        4. 2.2.1.4 直流电压平衡控制器
    3. 2.3 主要产品
      1. 2.3.1 TMS320F280013x
      2. 2.3.2 UCC5350
      3. 2.3.3 AMC1350
      4. 2.3.4 TMCS1123
      5. 2.3.5 UCC28750
      6. 2.3.6 LM25180
      7. 2.3.7 ISOTMP35
      8. 2.3.8 TLV76133
      9. 2.3.9 TLV9062
    4. 2.4 硬件设计
      1. 2.4.1  电感器设计
      2. 2.4.2  总线电容器选择
      3. 2.4.3  输入交流电压感测
      4. 2.4.4  输出直流母线电压检测
      5. 2.4.5  辅助电源
      6. 2.4.6  隔离式电源
      7. 2.4.7  电感器电流感应
      8. 2.4.8  栅极驱动器
      9. 2.4.9  隔离式温度感测
      10. 2.4.10 过流和过压保护 (CMPSS)
  9. 3硬件、软件、测试要求和测试结果
    1. 3.1 硬件要求
      1. 3.1.1 入门硬件
        1. 3.1.1.1 电路板概述
        2. 3.1.1.2 测试设备
    2. 3.2 软件要求
      1. 3.2.1 入门 GUI
        1. 3.2.1.1 测试设置
        2. 3.2.1.2 GUI 软件概述
        3. 3.2.1.3 使用 GUI 进行测试的过程
      2. 3.2.2 固件入门
        1. 3.2.2.1 在 Code Composer Studio™ 中打开项目
        2. 3.2.2.2 工程结构
        3. 3.2.2.3 测试设置
        4. 3.2.2.4 运行项目
          1. 3.2.2.4.1 INCR_BUILD 1：开环
            1. 3.2.2.4.1.1 设置、编译和加载项目
            2. 3.2.2.4.1.2 设置调试环境窗口
            3. 3.2.2.4.1.3 使用实时仿真
            4. 3.2.2.4.1.4 运行代码（版本 1）
          2. 3.2.2.4.2 INCR_BUILD 2：闭合电流环路
            1. 3.2.2.4.2.1 运行代码（版本 2）
            2. 3.2.2.4.2.2 编译和加载项目以及设置调试
          3. 3.2.2.4.3 INCR_BUILD 3：闭合电压和电流环路
            1. 3.2.2.4.3.1 编译和加载项目以及设置调试
            2. 3.2.2.4.3.2 运行代码（版本 3）
          4. 3.2.2.4.4 INCR_BUILD 4：闭合平衡、电压和电流环路
            1. 3.2.2.4.4.1 编译和加载项目以及设置调试
            2. 3.2.2.4.4.2 运行代码（版本 4）
    3. 3.3 测试结果
      1. 3.3.1  IGBT 栅极上升和下降时间
      2. 3.3.2  上电序列
      3. 3.3.3  通过 GUI 启动的 PFC
      4. 3.3.4  380VAC、9kW 下的过零
      5. 3.3.5  380VAC、10kW 下的电流纹波
      6. 3.3.6  使用电网电源进行 10kW 负载测试
      7. 3.3.7  使用交流电源进行 9kW 负载测试
      8. 3.3.8  功率分析仪结果
      9. 3.3.9  热性能
      10. 3.3.10 电压短路中断测试
      11. 3.3.11 效率、iTHD 和功率因数结果
  10. 4设计和文档支持
    1. 4.1 设计文件
      1. 4.1.1 原理图
      2. 4.1.2 物料清单 (BOM)
    2. 4.2 工具与软件
    3. 4.3 文档支持
    4. 4.4 支持资源
    5. 4.5 商标
  11. 5作者简介
  12. 重要声明
search No matches found.
  • Full reading width
    • Full reading width
    • Comfortable reading width
    • Expanded reading width
  • Card for each section
  • Card with all content

 

Design Guide

基于 Vienna 整流器的 10kW 三相功率因数校正参考设计

下载最新的英语版本

说明

高功率三相功率因数校正应用（例如家用电器、电动汽车 (EV) 充电器和通信电源整流器）中使用了 Vienna 整流器电源拓扑。整流器的控制设计可能很复杂。本设计指南使用 C2000™ 微控制器 (MCU) 对功率级的控制方法进行了说明。该设计还可基于 GUI 实现对 Vienna 整流器的监测和控制。可供此设计使用的硬件和软件可帮助您缩短产品上市时间。

资源

TIDA-010257设计文件夹
TMS320F2800137、TMCS1123产品文件夹
AMC1350、UCC5350产品文件夹
UCC28750、LM25180产品文件夹
ISOTMP35、ISO6721产品文件夹
TPS54202、TLV76133产品文件夹
TIDA-010257 请咨询我司 TI E2E™ 支持专家

特性

  • 三相输入 380V、400VL-L、50/60Hz，输出 650V 直流（标称值），10kW
  • 40kHz 脉宽调制 (PWM) 开关
  • 峰值效率大于 98%
  • 满负载时的总谐波失真 (THD) 小于 1.5%
  • 提供适用于 F280013x 的软件
  • 基于 UART GUI 监测和控制 Vienna 整流器

应用

  • 空调室外机
  • 热泵
  • 电动汽车充电基础设施
  • 通信电源整流器
  • 工厂自动化和控制

TIDA-010257
TIDA-010257

1 系统说明

工业应用中以高功率运行的设备使用三相电源。为了提高电网电力质量并降低消耗的谐波电流，需要使用功率因数校正，因为许多前向负载是直流电。例如商用空调、EV 充电器。

虽然用于有源三相功率因数转换的拓扑非常之多，但 Vienna 整流器仍然颇受青睐，因为它以连续导通模式 (CCM) 运行，具有固有的多级开关（三级），并且可以降低功率器件上的电压应力。Vienna 整流器通常会使用基于迟滞的控制器。直到最近，基于正弦三角的 PWM 才被用于 Vienna 整流器控制。该控制的设计可能非常具有挑战性。Vienna 整流器具有多种变体，图 1-1 显示了该设计中选用的 Vienna 整流器变体以及所检测的主要电压和电流。

TIDA-010257 实施的 Vienna 整流器变体图 1-1 实施的 Vienna 整流器变体

此设计指南实施了 Y 连接 Vienna 整流器。此设计旨在举例说明如何使用 C2000 MCU 控制 Vienna 整流器并对不同环路进行调优。

1.1 术语

    PWM 脉宽调制
    FET、MOSFET 金属氧化物半导体场效应晶体管
    IGBT 绝缘栅双极晶体管
    HVAC 暖通空调
    RMS 均方根
    PLL 锁相环

1.2 主要系统规格

表 1-1 详细说明了三相 Vienna 整流器主要电源规格。

表 1-1 主要系统规格
参数规格
输入电压 (VIN)
  • 交流 208VRMS VL-L 或 120VRMS L-N，60Hz
    或
  • 交流 380VRMS VL-L 或 220VRMS L-N，50Hz
输入电流 (IIN)
  • 16A RMS（最大值）
输出电压 (VOUT)
  • 650V 直流母线（标称值）
输出电流 (IOUT)
  • 绝对 RMS 最大 16A，脉冲最大 29A
额定功率
  • 三相 380VRMS 时 10kW
电流 THD
  • 10kW 负载时 < 1.5%
  • 2.5kW 负载下 < 5%
效率峰值 98%
初级滤波电感器31A 偏置电流下为 355µH
输出电容940µF
PWM 开关频率40kHz
TIDA-010257
警告：

TI 建议，该参考设计仅可在实验室环境中运行，不应将该电路板作为成品 供一般消费者使用。

TI 建议，该参考设计仅可由熟悉处理高压电子和机械部件、系统及子系统所存在相关风险的合格工程师和技术人员 使用。

电路板中存在可接触到的高电压。如电路板的电压和电流处理不当或施加不正确，则可能导致电击、火灾或伤害事故。使用该设备时应特别小心，并采取相应的保护措施，以避免伤害自己或损坏财产。

TIDA-010257
TIDA-010257
TIDA-010257
警告：

请勿在无人照看的情况下使该参考设计通电。

高电压！电路板中存在可接触到的高电压。可能发生电击。如电路板的电压和电流处理不当，则可能导致电击、火灾或伤害事故。使用该设备时应特别小心，并采取相应的保护措施，以避免伤害自己或损坏财产。为安全起见，强烈建议使用具有过压和过流保护功能的隔离式测试设备。

TI 认为在对电路板通电或进行仿真之前，用户有责任确认其已明确并理解电压和隔离要求。通电后，请勿触摸该参考设计或与该参考设计相连的元件。

表面高温！接触可致烫伤。请勿触摸！

电路板上电后，某些元件可能会达到 55°C 以上的高温。由于存在高温，在使用过程中或使用刚结束时，用户不得触摸电路板。

 
Texas Instruments

© Copyright 1995-2025 Texas Instruments Incorporated. All rights reserved.
Submit documentation feedback | IMPORTANT NOTICE | Trademarks | Privacy policy | Cookie policy | Terms of use | Terms of sale