瑞萨和生态合作伙伴芯干线科技（X-IPM）分享了瑞萨RA系列MCU的AC/DC三相5KW数字电源方案。瑞萨电子在本次活动中介绍了瑞萨RA6T2 MCU产品。芯干线科技介绍了5KW数字电源方案。
X-IPM RA6T2 AC/DC三相无桥PFC数字电源解决方案内容分享：
方案主要特点
交流输入整流功能：
• 3相输入相电压220V，频率45Hz到60Hz，输出电压700V额定电压。
• 输出功率5KW，开关频率80K，PF值0.98，THD小于5%，最高效率97%。
离线逆变器功能：
• 直流电压700V，输出3相相位相差120度的380V离线逆变器，输出功率5KW，开关频率80K.输出频率50Hz，THD小于5%，最高效率不低于97%。
系统框图
方案目标应用
• 商用空调：外机使用PFC模块进行整流稳压
• 数据中心：压缩机，风扇等的供电
• 通风系统：工厂，人防工程，隧道，养殖业等
• 工业泵阀：水处理与循环系统
• 电动汽车OBC
• UPS
方案的工作原理
该方案的输出电压700V为设计目标，因此控制电路有两个目标。第一，要求将输出电压稳定在700V。第二，实现电网侧的电压和电流同相位。
利用锁相环得到三相电压实时的一个角度，如图1所示。
图1 PLL
将得到的角度参与到三相电压和电流的DQ坐标变换，得到Vd、Vq和Id、Iq。如图2所示。
图2 电压电流坐标变换
得到所有需要的参数之后，下阶段是控制输出电压稳定在700V。其系统结构控制框图如图3所示。
图3 前馈解耦PI控制系统框图
如图4所示为电压电流双环控制的一个仿真图，和图3原理一样。将给定700V电压与采集到的输出实时电压做差，经过PI计算得到的数值作为电流内环的给定值，再经过图3所示得控制原理得到Ud、Uq。Ud、Uq经过反变换得到α和β参与到SVPWM的控制中之后即可得到调节输出700V的所需的开关管占空比。
图4 双环控制框图
图5为调节过程的放大图。
图5 调节放大图
图6为电压电流相位同步的过程。
图6 三相电压与电流波形
图7为电压升压过程的一个局部图。
图7 PWM脉冲信号与输出电压波形
方案问答部分精选
Q
效率能做到多少？
A
效率可以做到97%以上，根据客户的实际应用可以进一步优化效率。
Q
有单向逆变器方案吗？
A
有的，瑞萨还有基于RA6T2或者RA4T1的48V→220V DC/AC 1KW逆变器方案。
Q
图腾柱解决的是什么问题？
A
图腾柱的结构使得它能够更快地切换逻辑电平，因为其中一个功率管的收集端可以直接连接到电源或地，而另一个功率管的发射端也可以连接到电源或地，使得电荷可以更快地充电和放电。这种电路结构在高速数字逻辑电路中常用于驱动输出，因为它具有较快的开关速度。
Q
有做PFC电源控制吗？
A
有的，方案支持PFC电源控制，目前的方案可以支持80KHz的开关频率。
Q
这个ADC多通道循环采集的时候会有影响吗？
A
不会有影响，可以同一个ADC单元的设定为一组，具有相同功能的（比如相同触发源的）设定为一组。
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