方案STDES-PFCBIDIR是一个15KW的三相维也纳非隔离方案,可同时实现AC/DC和DC/AC的双向转换,非常适用于高功率充电桩,工业电池充电器,UPS等的前级应用。该方案直流电压:800Vdc,交流电压:400Vac@50Hz,功率15KW,效率高达99%,采用软启动,能有效抑制浪涌电流。- W& ~: B3 |# O 整个方案由主功率回路,LCL滤波电路,传感电路,浪涌保护电路,电网连接电路和辅助电源电路几部分组成,MCU通过开关去控制与交流电网的断开与连接,以及在整流或者逆变模式下的负载和电流的管理,ST STGAP2S是一个门级驱动芯片,由他输出开关信号,分别控制相应的开关管,以确保开关频率和死区时间的独立管理。 g8 H3 R; U$ X0 \ 该方案基于ST MCU STM32G474RET6实现控制,该芯片是ST新一代数字电源控制芯片,主频高达170MHz,内核采用Arm Cortex-M4,支持浮点运算,数学加速器,高精度定时器,该定时器可以同时发出12路PWM任意波,精度高达184ps,同时该芯片集成4个OP,多路UART,I2C,DAC控制,实现实时过流和过压保护。& D7 J5 c* n6 [4 q+ l {& z# V9 y 为了更好的熟悉该控制芯片,搭建数字电源基本架构,ST还提供了B-G474E-DPOW1开发板,该开发板基于STM32G474RET6设计,提供了USB3.0,Type-C接口,全面的软件Hal库,各种软件示例,可以帮助用户设计数字电源原型应用。 如下图所示,是三相维也纳拓扑的主要电路,三相整流桥,该电路使用碳化硅MOS,是考虑到逆变功能,如果不需要逆变,可以使用碳化硅二极管在整流桥,碳化硅二极管相较于快恢二极管,耐压,EMI以及抗浪涌冲击能力都会更好;每相一个双向开关由两个碳化硅MOS组成,共用驱动信号,降低了控制和驱动的难度,相比其他的组合,具有效率高,器件数量少的优点。 : ^- d% G& f' w; m3 R 一般维也纳的拓扑都采用数字控制,相对于模拟控制,控制灵活,可移植性强,以充电桩的PFC控制为例,简单说明MCU控制原理:通过三个继电器控制信号Relay_A,Relay_B,Relay_C来控制PFC电感的充放电。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Q9导通(交流电压的正半周)或者Q10导通(交流电压的负半周);驱动信号为低时,开关管Q9和Q10都关断。电压正半周时,A相上桥臂MOS导通;电压负半周时,A相下桥臂MOS导通。
( E& J/ D0 s% A+ j% }0 K: P 6 }6 m9 J" A6 N" `- O" @ 这种控制电路一般采取双环的控制方式,即电压外环和电流内环。电压外环得到稳定的输出直流电压,供后级电路的使用,电流内环得到接近正弦的输入电流,满足THD和PF值的要求。" H3 h& u& }- f H2 u, m i- d PFC控制方式如下图所示:输入电压经过ADC采样,在经过PLL计算得到实时电压幅值和相位,再经过前馈函数,得到前馈占空比;反馈分成两部分,一部分是输出电压的采样,输出电压和给定电压之间的压差,经过PI运算实现电压环;另外一部分是电流,通过电压环得到瞬时电流值,结合相位表,得到实时电流,该电流与主回路电流的差值,经过PI运算,得到反馈占空比,反馈占空比与前馈占空比相加得到实际的占空比,这样就可以形成整个PFC控制回路。 4 k: E" r/ E& A. K0 M* a ' g. |- o( m# k ► 展示版照片
► 方案方块图 $ v2 z9 u% Q( J+ y8 d5 n% s ► Demo:B-G474E-DPOW1 ! y, U. Z; b/ D; t6 l( M
► 核心技术优势
► 方案规格
( j5 }. k2 O6 p" G |
STM32固件库分享,超全系列整理
【经验分享】STM32G4_CORDIC与定点带符号整数数据格式
STM32的CAN FD位定时设置注意事项
基于STM32G474 中 Triggered-half 模式的实现
基于STM32G4的数字控制 15kW双向PFC
基于STM32G431简介
今天14:00 | 基于STM32的MATLAB电机控制方案直播
基于STM32G474外红外接收经验分享
STM32G431RBT6之Key模块入门
STM32G431RBT6--LED模块入门