在大功率電源應(yīng)用中，三相PFC整流器必不可少，今天討論一下三相PFC拓?fù)浞矫娴膯栴}，三相六開關(guān) PWM 整流器或三相兩電平PFC，如 圖 6所示，它 具有非常簡(jiǎn)單的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)， 所以易于控制，主要特點(diǎn)是它方便雙向大功率流控制，并且可以以合理的效率下實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)，在一些雙向功率控制應(yīng)用中應(yīng)用廣泛。

由于該拓?fù)涫莾呻娖酵負(fù)?，也就是說對(duì)于一個(gè)功率MOSFET來說，它的兩端電壓只有兩種電平，或者是輸出電壓Vout，或者是0電壓，因此它在應(yīng)用上需要相對(duì)高壓阻斷開關(guān)，可以阻斷整個(gè)直流鏈路的電壓。例如，在 800V直流母線電壓的應(yīng)用下，需要1200V 額定阻斷能力的開關(guān) (SiC MOSFET)放在功率級(jí)，因?yàn)殚_關(guān)損耗與工作電壓有關(guān)，如果工作電壓增加，功率損耗，包括開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗也會(huì)增加，導(dǎo)致溫升增加，并且會(huì)影響功率級(jí)中使用的半導(dǎo)體和無源器件的長(zhǎng)期可靠性 ，是這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)之一。

另一個(gè)缺點(diǎn)是電路所需的濾波電感體積龐大 ，用它調(diào)節(jié)輸入電流的THD 為一個(gè)較低的值。因此，三相六開關(guān)的功率密度與其它競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的多電平 PFC 相比，比較低，例如比三相維也納PFC低。

三相維也納PFC整流器，如圖7， 于1993 年在維也納技術(shù)大學(xué)開發(fā)，用于避免在單向整流中發(fā)生低頻電源電流諧波，僅通過在進(jìn)入三相二極管電橋的每個(gè)相橋臂上，插入可關(guān)斷功率半導(dǎo)體開關(guān)。

三相維也納PFC整流器電源拓?fù)溆糜诖蠊β省? 三相功率因數(shù)校正應(yīng)用。因其在CCM模式中運(yùn)行而廣受歡迎 ，源于它固有的多電平開關(guān) （三電平）拓?fù)?，同時(shí)也是由于功率開關(guān)（MOSFET）阻斷電壓的選擇比較低 ，由于開關(guān)串接在相電感和輸出電壓中點(diǎn)之間，實(shí)際上它只需要阻斷一半的輸出直流母線電壓，而不是總輸出直流電壓。例如，在一個(gè)800V 直流母線電壓應(yīng)用，僅需要阻斷能力 600V 額定電壓的MOSFET（Si或者SiC），這樣使用低壓功率器件，它減少了功率損耗，最終減少散熱冷卻要求，這就增加了功率密度， 對(duì)于高功率應(yīng)用來說比較有優(yōu)勢(shì)。此外，它大約需要的相電感僅為兩電平BOOST PFC電路電感的一半。除了電壓的多電平特征，還提供更好的THD性能。

這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的唯一缺點(diǎn)是，它僅支持單向模式運(yùn)行，把來自電網(wǎng)的電力傳輸?shù)街绷鬏敵鰝?cè)，另外，中點(diǎn)電壓的控制復(fù)雜度比較高。圖 8 所示的三相T型轉(zhuǎn)換器，是一個(gè)改進(jìn)的三相維也納拓?fù)?，以便獲得雙向功率傳輸能力，也是一種兩電平PWM 整流器的改進(jìn)，使其具有三電平特征，以便在逆變模式下減少諧波。對(duì)于 800V 直流母線電壓而言，每個(gè)相上半橋高邊和低邊通常采用1200V阻斷全電壓的 IGBT或者SiC MOSFET來實(shí)現(xiàn)。不同的是，串到直流母線中點(diǎn)的雙向開關(guān)只需阻斷一半的直流母線電壓即可，因此，它可以用具有較低耐壓的功率器件來實(shí)現(xiàn)，如兩個(gè)額定值600V左右的IGBT（包括反并聯(lián)二極管）或者SiC MOSFET。由于阻斷電壓降低，中點(diǎn)開關(guān)顯示出非常低的開關(guān)損耗和可接受的導(dǎo)通損耗。

總的來說，為了設(shè)計(jì)一個(gè)高功率密度的大功率電源 ，單相拓?fù)洳⒉皇呛玫倪x擇，因此，必然選擇的是三相拓?fù)?，并基于上面的討論，如果PFC整流器不需要提供雙向功率流，三相維也納PFC在效率、功率因數(shù)和功率密度方面表現(xiàn)出色,當(dāng)需要雙向功率控制時(shí)，如V2G 或V2V，可以通過上述三電平T型拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)。