三相ブリッジレスPFCコントローラ

概要

三相ブリッジレスPFCコントローラは、6トランジスタと1整流ダイオードで構成される三相AC-DCブーストコンバータ(注1)の開発を支援する、デジタル・シグナル・コントローラNJU20011(Alligatorシリーズ)搭載の制御モジュール基板です。 電源装置の子基板として、パワーアシストテクノロジー㈱(以下PAT社)より供給されます。
制御ソフトウェアは、無効電力を抑制する入力電流位相補正機能、スイッチング回数を削減する三相差分ON時間生成機能、そして寄生電荷を回生する回生スイッチON時間生成機能を内蔵し、電源装置の高効率化(注2)を支援します。 また、制御モードとして、固定昇圧比-フィードフォワード(FF)制御、固定昇圧比-フィードバック(FB)制御、そして目標電圧-フィードバック制御の切り替えが可能なため、付属のPC版パラメータ設定ツール(注3)と共に、開発作業の効率化を支援します。

本制御モジュールへ実装された制御ソフトウェアは、標準仕様です。 入力電圧センス回路構成(相または相間)、シリアル通信機能、単相ブリッジレスPFC等々、制御ソフトウェアのカスタマイズはご相談ください。

注1) 電源トポロジー。

注2) PAT社 試作電源基板により、AC200V入力、3,000W / DC350V出力で、効率97%以上、力率0.98以上が確認できます。 

         また、三相LLC共振DC-DCコンバータとの連係が確認できます。

注3) 目標電圧とその遷移時間の設定、制御モードの設定、制御信号タイミングの設定、フィルタ特性の設定などができます。

特徴

【制御モジュール】
 ・動作温度          -40~85℃
 ・電源電圧          5V±10%
 ・消費電力          0.6W(typ)
 ・入出力電圧         0~3.3V
 ・電源供給          3.3V / 50mA(max)
 ・観測信号入力       三相入力電圧用(3本),三相入力電流用(3本),出力電圧用(1本),
                   異常検出CMP比較用(3本),CMP参照用(1本), サーミスタ電圧(1本)
 ・制御信号出力       三相AC-DCブーストコンバータ用(6本),回生スイッチ用(1本)
 ・ロジック入力        電源ON/OFF(1本),出力電圧PWM指令(1組)
 ・ロジック出力        定常動作通知(1本),異常検出通知(1本)
 ・制御モード         固定昇圧比-FF制御,固定昇圧比-FB制御,目標電圧-FB制御
 ・制御信号           三相差分ON時間生成,回生スイッチON時間生成
 ・検出/保護        高/低入力電圧,高/低出力電圧,高入力電流,高サーミスタ温度
 ・電源装置-入力電圧  AC170~242V,45~65Hz
 ・電源装置-出力電圧  DC450V(max)
                   最小昇圧比は、相間電圧振幅の約1.0倍(力率劣化なし)です。
 ・電源装置-入力電流  AC20A(max)
 ・その他           パラメータ設定,パラメータ・バックアップ(外部I2C-EEPROM)

【パラメータ設定】
 ・スイッチング周期          20~32us
 ・立ち上がりデッドタイム       200~1,000ns
 ・立ち下がりデッドタイム       200~1,000ns
 ・回生スイッチ立ち上がり時刻    0~1,000ns
 ・回生スイッチ立ち下がり時刻    0~1,000ns
 ・目標電圧遷移時間         1~1,000ms
 ・入力電流位相補正         -4~+4°
 ・電源装置-目標出力電圧    DC200~450V
 ・電源装置-高入力電流検出   AC0~20A
 ・固定昇圧比              1~2倍 (目標出力電圧 対 相間電圧振幅)
 ・電圧制御ループ  調整ゲイン  -∞~+24dB
 ・電流制御ループ  調整ゲイン  -∞~+18dB

  上記の電源装置に関わる電圧値と電流値は、制御モジュールへの観測信号入力レベルが既定のセンサ比で入力された場合の値です。