如何实现三相AC-DC的隔离变换？相信大部分情况下，大家想到的都会是这个常规的两级式拓扑：(图截取自TI官网）

其中前级是经典的两电平三相整流/逆变电路，后级可以是LLC/CLLC/DAB等常见隔离DC-DC拓扑。调压可以依靠前级也可以依靠后级。

该拓扑在控制上基本独立，效率也不错(通常能做到96%以上），但器件数量较多，且效率上限受限。

针对这些问题，只依靠单级就能独立完成AC-DC变换的新拓扑近年来逐渐受到关注。比较常见的是这一种：

L. Schrittwieser, M. Leibl and J. W. Kolar, "99% Efficient Isolated Three-Phase Matrix-Type DAB Buck–Boost PFC Rectifier," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 35, no. 1, pp. 138-157

把两个开关管背靠背连接，构成双向开关。双向开关的特点是能够耐受两个方向的电压，因此由双向开关组成的半桥能够直接用于斩波交流电压。在单级式AC-DC变换器中，双向开关的使用非常广泛。称为三相矩阵型AC-DC变换器

但这个拓扑也有个小缺点。虽然它只需要一个变压器，但是实际用到的开关器件数其实比两级式方案还多。比较有意思的是，现在已经有逐渐商用的氮化镓双向开关器件了（相当于合二为一，本来需要2个背靠背的器件，现在只需要一个共用沟道的双向开关就可以实现同样的功能）。但商用双向GaN耐压通常只有650V，用在三相系统里裕量比较低。。。。。。

那么有没有器件数量更低，成本更低但功能相同的拓扑呢？也有，虽然牺牲了一些电流应力，如下图：

该拓扑最早由ETH提出，称为隔离Y型整流器(iYR)。它使用单向开关替代了三相矩阵型AC-DC的双向开关，同时变压器拆分为三个小变压器。它的基本工作原理是交流侧保持电压最低的一相半桥直通（上下管都通），这样，加在交流侧另外两个半桥上的就不再是有正有负的电压，而是随着相电压变化的正压。从而避免了对双向开关的需求。

具体的控制方法参考M. Zhang, H. Zou, Z. Chen, R. Yu and A. Q. Huang, "A Novel Single-Stage Bidirectional Isolated Three-Phase Resonant Mode AC-DC PFC Converter," 2023 IEEE Energy Conversion Congress and Exposition (ECCE), Nashville, TN, USA, 2023, pp. 2222-2229，通常使用矢量分配法控制直流侧的开关状态

该拓扑的器件数量仅为12个，少于两级式方案。虽然使用了三个变压器，但都不需要传输全部功率，因此体积上不会很大。既可以用于整流器，又可以用于逆变器。

我搭建了一台6.6kW的实验样机，交流输入380V线电压，直流输出大概600-800V。谐振电感使用变压器漏感。直流侧SiC内阻32mΩ，交流侧SiC内阻21mΩ，开关频率为80kHz：

测试波形如下，输入侧电流还是比较正弦的：

蓝色的是谐振电流包络线，第一张图黄色的是A相相电压，绿色的是A相交流侧半桥两端电压，可以看到每个周期有1/3的时间处在钳位状态，那就是它对应的那一相电压最低的时间段。

最后测试了效率，大约峰值效率为96%。考虑到没有进行充分的调制优化，这个效率尚可接受

欢迎大家开发其他用途。