Vienna整流电路的基本原理和调制方式
前几天我们聊了有关充电桩的基本概念以及相应的系统框架，简化的就是ac-dc后dc-dc，今天我们就来聊聊以vienna为主的前级整流电路，主要讲述vienna整流电路的基本原理和调制方式。
vienna整流电路
vienna整流器于1994年被奥地利维也纳大学的学者j.w.kolar提出，作为一种三电平变换器，相较于普通的两电平整流器如三相六开关整流器，其最大的优势在于，功率器件承受的应力降低了一半、功率密度高、输入电流的畸变小;相对于普通的三电平变换器，它具有电路简单、功率器件较少，无桥臂直通的可能从而避免了死区时间的设置，同时降低了开关损耗、控制的复杂性和增大了有限占空比，也就是说可靠性得到了大幅提高。
因此，针对直流充电桩等高压大功率场合，作为单向功率流动的vienna整流器受到了很大的欢迎。
根据其输入输出的连接方式，我们可以分为三相四线制和三相三线制两类。前者的电源中线和输出电容中点相连，三相电路可以实现独立的控制;后者三相耦合，控制分为解耦和不解耦两种方法，也就是dq坐标系和abc静止坐标系两者分析方法。我们今天主要分析三相三线制。
vienna基本工作原理
vienna的基本电路拓扑如下：
其包括三个输入升压滤波电感、三相不可控整流桥(6个二极管)、三个双向开关组(每组包括两个反向串联的功率mosfet)和两个输出电容。
当vienna整流器处于稳态时，每一相的
桥臂均由一个双向开关来实现电流的双向流动，进而实现pfc功能(之前我们也提到虽然其是单向功率流动，但是其中电流仍是双向的)。我们以b相来进行说明，当sb开通(我们记为1)时，无论ib正负与否，整流器输入端电压ubm被开关管钳位在0，如下图所示：
ubm=0，ib<0 ubm=0，ib0通过上整流管db1，整流器输入端电压ubm被钳位在upm;当ib0 ubm=-umn，ib0，sign(i)=1;i1<0，sign(i1)=1。
综上所述，输入端的电压方程可以表达为：
对于三相电网平衡系统，可得
vienna的调制方法
vienna整流器的调制方法，大多借鉴一普通的二极管钳位三电平变换器，常见的如载波脉宽调制cb-pwm，不连续调制dpwm以及空间矢量svm。
载波调制中有正弦调制波调制spwm和基于共模分量注入的载波调制。spwm出现的较早，实现简单，并且输出效果较好，所以用的比较常见。但是其电压利用率不是很高，中点电压波动也比较大;共模分量注入的载波调制常用的时三次谐波，可以一定程度上弥补一下spwm的缺陷。不连续调制在特定时间内分别将调制波钳位到正、负和零三种电平，从而降低电流的畸变，减少开关动作次数，但是仍然具有中点电压波动、电流谐波含量较大的缺点。
vienna整流器的矢量分布图如下：
与普通三电平不同的是，其输入电压不仅与开关状态有关，同时还受到电流方向的限制。即在开关管开通时为零电平(o);在开关管关断时，当输入电流为正时，中点电压为正电平(p)，当输入电流为负时，中点电压为负电平(n)。
空间矢量表达式：
其中，va、vb、vc表示各相对应的输入电压的电平，根据调制的特点，供可构建的矢量个数为3³=27个。其中，有三个零矢量，六个长度为2upn/3的大矢量，六个长度为√3upn/3的中矢量以及十二个长度为upn/3的小矢量。而nnn和ppp为无效矢量，由于电流没有流通路径而不存在;ooo可以将三相电源构成回路而无输出电容的充放电。
以上便是今天的内容，希望你们能够喜欢，下一篇我们还继续聊vienna，聊聊其另外的空间矢量调制方式，敬请期待。
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vienna整流电路
vienna整流器于1994年被奥地利维也纳大学的学者j.w.kolar提出，作为一种三电平变换器，相较于普通的两电平整流器如三相六开关整流器，其最大的优势在于，功率器件承受的应力降低了一半、功率密度高、输入电流的畸变小;相对于普通的三电平变换器，它具有电路简单、功率器件较少，无桥臂直通的可能从而避免了死区时间的设置，同时降低了开关损耗、控制的复杂性和增大了有限占空比，也就是说可靠性得到了大幅提高。
因此，针对直流充电桩等高压大功率场合，作为单向功率流动的vienna整流器受到了很大的欢迎。
根据其输入输出的连接方式，我们可以分为三相四线制和三相三线制两类。前者的电源中线和输出电容中点相连，三相电路可以实现独立的控制;后者三相耦合，控制分为解耦和不解耦两种方法，也就是dq坐标系和abc静止坐标系两者分析方法。我们今天主要分析三相三线制。
vienna基本工作原理
vienna的基本电路拓扑如下：
其包括三个输入升压滤波电感、三相不可控整流桥(6个二极管)、三个双向开关组(每组包括两个反向串联的功率mosfet)和两个输出电容。
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桥臂均由一个双向开关来实现电流的双向流动，进而实现pfc功能(之前我们也提到虽然其是单向功率流动，但是其中电流仍是双向的)。我们以b相来进行说明，当sb开通(我们记为1)时，无论ib正负与否，整流器输入端电压ubm被开关管钳位在0，如下图所示：
ubm=0，ib<0 ubm=0，ib0通过上整流管db1，整流器输入端电压ubm被钳位在upm;当ib0 ubm=-umn，ib0，sign(i)=1;i1<0，sign(i1)=1。
综上所述，输入端的电压方程可以表达为：
对于三相电网平衡系统，可得
vienna的调制方法
vienna整流器的调制方法，大多借鉴一普通的二极管钳位三电平变换器，常见的如载波脉宽调制cb-pwm，不连续调制dpwm以及空间矢量svm。
载波调制中有正弦调制波调制spwm和基于共模分量注入的载波调制。spwm出现的较早，实现简单，并且输出效果较好，所以用的比较常见。但是其电压利用率不是很高，中点电压波动也比较大;共模分量注入的载波调制常用的时三次谐波，可以一定程度上弥补一下spwm的缺陷。不连续调制在特定时间内分别将调制波钳位到正、负和零三种电平，从而降低电流的畸变，减少开关动作次数，但是仍然具有中点电压波动、电流谐波含量较大的缺点。
vienna整流器的矢量分布图如下：
与普通三电平不同的是，其输入电压不仅与开关状态有关，同时还受到电流方向的限制。即在开关管开通时为零电平(o);在开关管关断时，当输入电流为正时，中点电压为正电平(p)，当输入电流为负时，中点电压为负电平(n)。
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其中，va、vb、vc表示各相对应的输入电压的电平，根据调制的特点，供可构建的矢量个数为3³=27个。其中，有三个零矢量，六个长度为2upn/3的大矢量，六个长度为√3upn/3的中矢量以及十二个长度为upn/3的小矢量。而nnn和ppp为无效矢量，由于电流没有流通路径而不存在;ooo可以将三相电源构成回路而无输出电容的充放电。
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