1. ?設計需求分析

->?功率等級：30kW，適用于充電樁內部電源模塊。

->?輸入電壓：三相230V AC，頻率50Hz。

->?輸出參數：電壓500~750V可調，電流0~40A可調。

->?PFC整流要求：具備高功率因素（PF>99%）。

->?低成本：開關管選用普通MOS管。

2. ?拓撲結構選擇

VIENNA_Ⅱ+Y型LLC：常見的三相PFC拓撲有VIENNA_I和VIENNA_Ⅱ，VIENNA_I需要的開關管個數要比VIENNA_II多12個二極管，出于成本和拓撲的簡易特性，我們選用VIENNA_Ⅱ拓撲作為升壓升壓整流電路；普通的MOS管額定電壓為650V，前級PFC整流輸出電壓高達800V，考慮到DC模塊輸出電壓為750V40A，LLC選用上下半母線對稱Y型LLC，LLC管子承受電壓為母線總電壓的一半，同時對稱△型LLC后級輸出串聯能夠降低輸出電容成本和壓縮空間提高功率密度。

3. ?控制策略

PWM調制：采用正弦脈寬調制（SPWM）生成高質量的正弦波。
鎖相環（PLL）：實現與電網的同步，確保輸出頻率和相位與電網一致。
DQ控制：利用坐標變換，將三相交流量變換成DQ變量，實現有功無功的精準控制。
LLC雙環競爭控制：電池電壓和電流環競爭控制，確保充電模塊輸出安全可靠。

4. ?PFC整流實現

A ->PFC拓撲選擇

常見的三相PFC拓撲有VIENNA_I和VIENNA_Ⅱ，考慮成本和拓撲走線布局原因選用VIENNA_Ⅱ，MOS管規格選用650V40mΩ，二極管規格選用600V60A。

B->PFC控制實現

使用基于同步旋轉坐標系的PLL（dq-PLL）對市電相位進行跟蹤，實現市電相位的實時跟蹤確保整流高PF值。PFC控制采用DQ坐標變換，將三相電壓電流交流量變換成DQ直流量，然后對DQ直流量進行PI控制，最后將DQ控制的輸出進行逆變換，生成三相SPWM；

B1.基于同步旋轉坐標系的PLL（dq-PLL），算法流程圖如下：

dq-PLL算法如下：

使用PSIM仿真軟件搭建基于同步旋轉坐標系的PLL如下：

仿真波形：

B2.PFC控制算法

PFC控制采用DQ坐標變換，將三相電壓電流交流量變換成DQ直流量，然后對DQ直流量進行PI控制，最后將DQ控制的輸出進行逆變換，生成三相SPWM；

PFC閉環系統如下：

仿真結果如下：

5. DCDC控制實現

A ->LLC拓撲選擇

輸出750V40A這個規格的LLC，選用全橋LLC單個管子無法做到這么大電流輸出，管子并聯系統可靠性降低；選用Y型LLC共有三個橋臂分攤電流，降低熱應力，提升可靠性；同樣開關頻率下Y型LLC與全橋LLC，Y型LLC輸出電流要高1倍多，磁芯利用率更高；輸出等效頻率Y型LLC是全橋LLC的3倍，需要的濾波電容更少；另外輸出電壓高達750V，電壓越高電解電容的體積跟成本就越高，考慮到前級VIENNA_Ⅱ整流輸出是有正負母線，后級DCDC整體方案選用上下母線各有一路Y型LLC，后級LLC整流后再進行串聯輸出，這樣LLC后級輸出的電壓只有總輸出電壓的一半，可以提升整理電源系統的功率密度以及成本優勢。

Y型LLC 和全橋LLC電流傳輸示意圖：