pfc三电平逆变器

基于STDES-30KWVRECT 30 kW Vienna PFC 整流器入门参考设计

基于STDES-30KWVRECT 30 kW Vienna PFC 整流器入门参考设计

ST最新设计，为高功率三相应用提供完整数字电源解决方案。采用三电平维也纳拓扑与SiC MOSFET/SiC二极管，实现30kW输出与98.5%高效率。核心STM32G474RET3微控制器支持全数字控制，确保性能。专为评估设计，适用于电动汽车充电等场合。

主要特征

• 三相三电平AC-DC电源转换器

– 额定直流电压800VDC

– 额定交流电压50Hz时400VAC

– 最大功率30kW

– 功率因数>0.99

• 基于SiC MOSFET与SiC二极管的功率部分

– 高频操作(70kHz)

– 高效率>98.5%

• 控制部分基于STM32G474RE微控制器

架构

直流快速充电电源由三相有源前端整流器构成，提供稳定直流链路。

Vienna整流器作为三相升压转换器，输入交流电压升高至800VDC输出。

每相由升压电感、整流器(SiC肖特基二极管)和串联SiC MOSFET组成。

MOSFET连接电容分压器，降低SiC上的电压应力。

驱动电路为SiC MOSFET提供STGAP2SICS电流隔离驱动器IC。

控制采用STM32G474RE微控制器实现。

规格与电路

下图显示三相Vienna PFC整流器拓扑及其工作原理。

拓扑输入为Y形连接、相交120度三相交流电压。每相包含升压电感、整流器(SiC肖特基二极管)和串联SiC MOSFET。

控制策略与固件实现

基于STM32G474RET3 MCU的参考设计。

开发流程从电源转换要求开始，包含与MCU外设和应用配置相关的信息。

固件包基于STM32Cube生态系统，从STM32CubeMX开始配置。

使用STM32CubeIDE、IAR和Keil进行开发、支持和测试。

测试与监控使用STM32CubeMonitor GUI。

核心技术优势

• 具有数字控制的30 kW Vienna PFC整流器参考设计

• 基于STM32G474RE数字电源MCU的固件

• 采用主流Arm Cortex-M4 MCU，170MHz，512Kbyte闪存

• 使用HiP247-4封装的650V、18mOhm（典型值）、119A碳化硅功率MOSFET

• 1200V、40A高浪涌碳化硅功率肖特基二极管

• SiC MOSFET的电隔离4A单栅极驱动器

• 适用于电动汽车充电

方案规格

• 输入线间交流电压：345(Min), 400(Typ), 460(Max) Vac

• 输入交流频率：47(Min), 50(Typ), 63(Max) Hz

• 输出电压：700(Min), 800(Typ), 850(Max) Vdc

• 输出功率：30kW

• 输出电流：37.5A(Max), Vdc=800V

• 输入电流：50A(Max), Vac(L-L) =350V

• 峰值效率：98.56% VAC(L-L) =400V, Vout=800V

98.7% VAC(L-L) =450V, Vout=800V

• 总谐波失真：<5>50%

• 功率因数：0.99(Typ) At load >50%

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