Fig. 1 Prototype of 10kW 3-phase/1-phase compatible MISN PFC
随着电动汽车续航能力不断增强，电池容量增大，大功率地快速充电成为车载充电机（On-board Charger，OBC）地重要发展方向。为了增加OBC的功率，可适应多种充电条件的三相/单相兼容OBC受到越来越多的关注。由于车载空间的限制，高效率和高功率密度一直是大功率OBC发展的重要影响因素。本工作主要面向前级的PFC整流器部分，旨在进一步提高三相/单相兼容PFC变换器的功率密度，从而提供一种更快充电速度的改进技术。
传统的三相/单相兼容OBC的前级PFC变换器常采用两电平的三相六开关拓扑，电感和滤波器体积占比接近前总体积的一半，功率密度较低；对此，本工作在交流侧加入模块化的感性开关网络（Modular Inductive Switching Network, MISN），在相同的电流THD下，可以有效减小电感和滤波器的体积，如Fig. 2所示为变换器在三相运行以及单相运行时的原理图。变换器具有高频的MISN模块和低频桥臂（LF bridge）两部分开关，MISN模块的端口电压为多电平阶梯波，可以显著降低电感的伏秒。在单相运行时，变换器通过A相传输功率（降额1/3），B相以及C相的MISN模块对输出电容进行有源功率解耦，从而可以减小变换器输出电容的体积。
通过对电感、滤波器以及输出电容的体积优化，该样机的功率密度超过300w/in3。三相运行时满载效率为98.8%，峰值效率99.2%；单相运行时，由于B相和C相功率解耦的影响，效率有所下降，满载时效率约为98.7%。
Fig. 2 Schematic diagram of MISN PFC converter in 3-phase mode (a), and in 1-phase mode (b).
Fig. 3 Efficiency of Prototype
