圖騰PFC應(yīng)用

出于經(jīng)濟發(fā)展和對環(huán)境的關(guān)注，電力轉(zhuǎn)換系統(tǒng)效率變得越來越重要。相較于傳統(tǒng)有橋PFC AC/DC電源變換器, 圖騰柱無橋PFC變換器所用半導(dǎo)體器件最少。工作時其電流只流過一個高頻開關(guān)管和一個工頻開關(guān)管，所以具有最少的導(dǎo)通損耗，因此圖騰柱無橋PFC變換器成為目前效率最高的功率因數(shù)校正變換器。圖騰柱無橋PFC變換器拓撲結(jié)構(gòu)具有電能雙向流動特點，非常適合需要充放電雙向電能流向的應(yīng)用，比如車載充電機（OBC）以及儲能系統(tǒng)。

圖騰PFC方案

在國內(nèi)落實“雙碳”目標的重要背景下，我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整與新型電力系統(tǒng)建設(shè)勢在必行。隨著源、網(wǎng)、荷、儲一體化深度協(xié)調(diào)互動，靈活的能源電力系統(tǒng)新模式將日漸顯現(xiàn)。這一進程將催生大量儲能應(yīng)用場景與裝配需求，儲能將扮演不可替代的關(guān)鍵角色，在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用全面開花。深圳市智玩無疆科技有限公司著眼于家庭儲能，便攜式儲能應(yīng)用提供基于GD32E505 MCU 7KW 圖騰柱無橋PFC變換器方案。方案詳情如下：

圖騰柱無橋PFC系統(tǒng)框圖

設(shè)計規(guī)格

GD32E505 MCU控制板及功率板

方案特點

方案核心采用GD32E505 MCU控制，實現(xiàn)電壓外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)雙閉環(huán)控制。具有系統(tǒng)穩(wěn)定，輸出無靜差，動態(tài)性能響應(yīng)快，低THD，PF值大于0.99等一系列優(yōu)點。軟件實現(xiàn)過零點軟啟動很好解決圖騰PFC拓撲電流在過零處尖峰問題。

圖騰PFC控制有兩個目標，一是穩(wěn)定PFC的DC輸出電壓，另一個是控制輸入的市電電流。為了減少設(shè)備對電網(wǎng)的諧波干擾及減少設(shè)備的無功功率提高使用效率，功率因數(shù)接近1是最為理想。這就要求對輸入電流波形和相位進行控制，使輸入電流與輸入電壓相位同步，這由軟件鎖相環(huán)來實現(xiàn)，控制輸入電流波形及穩(wěn)定DC輸出電壓由軟件雙閉環(huán)來實現(xiàn)。

? 增強型鎖相環(huán)-EPLL

EPLL相對普通二階廣義積分鎖相環(huán)SOGI-PLL，有不帶倍頻紋波及THD比較小，能快速跟蹤市電變化的優(yōu)勢，缺點是占用CPU資源相對多。

? 雙環(huán)控制

電壓外環(huán)以及電流內(nèi)環(huán)并且?guī)?，5，7，11諧波注入方法來實現(xiàn)諧波濾波，用來減少輸入電流的THD。

→ 輸入AC220V/50Hz，輸出 450V負載6700W時波形(CH4 AC電流)：

GD32E505 MCU簡介

GD32E505是基于Arm? Cortex?-M33處理器的32位通用微控制器。內(nèi)部外設(shè)資源非常豐富，支持浮點運算單元，特別是具有TMU硬件數(shù)學(xué)運算單元可以進行復(fù)雜數(shù)學(xué)計算，對數(shù)字電源實時控制非常有幫助。

來源：GD32MCU

審核編輯：湯梓紅