本发明专利技术公开了一种升降压式12脉冲自耦变压整流器，包括升降压式12脉冲自耦变压器，两组整流桥和两个平衡电抗器。所述升降压式12脉冲自耦变压器每相3个绕组，其中原边是1个具有两个中间抽头的绕组，副边有2个绕组；合理连接其原副边绕组，改变自耦变压器原副边绕组的匝数比，即改变原边和副边绕组上的电压矢量和，可实现固定幅值的两组相位相差30°的三相交流电压输出；有效解决了现有差接三角型12脉自耦变压整流器输出电压不可调的问题。本发明专利技术在保证12脉冲自耦变压整流器性能的基础上使自耦变压器的输出电压实现对输入电压0.557～1.115倍的宽范围调整。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电能变换领域，具体指一种升降压式12脉冲自耦变压整流器。
技术介绍
多脉冲整流技术按照输出电压脉冲数可以分为12脉冲，18脉冲，24脉冲，30脉冲 等，使得网侧电流变为相应脉冲数，脉冲数越多相应的交流侧电流THD值越低，但是变压器 结构越复杂且整流桥组数越多。目前航空上使用最广泛的是12脉变压整流器，其体积小重 量轻，技术成熟。隔离式多脉冲变压整流器通过合理设计变压器原副边绕组的变比可以实 现28V直流输出，通过输入端无源滤波便可满足航空上对谐波的要求，结构简单，可靠性强， 但是变频输入情况下输出电压调整率变化大且其压器等效容量为输出功率的1.03倍，导致 系统体积重量较大。采用自耦变压器代替隔离变压器，可有效减小变压整流系统的体积和 重量，同时功率传输效率更高。现有的差接三角型12脉冲自耦变压整流器输出电压偏高且 不可调，使其的应用具有一定的限制性。
技术实现思路
本专利技术的目的是实现对12脉自耦变压整流器输出电压的升降压调节，提供一种宽 范围输出的12脉冲自耦变压整流器。 为实现上述目的，本专利技术采用的方案为： -种升降压式12脉冲自耦变压整流器。使12脉自耦变压器的输出电压实现对输入 电压0.557~1.115倍的宽范围调节。 -种升降压式12脉冲自耦变压整流器，包括升降压式12脉冲自耦变压器，两组整 流桥(后续自耦变压整流器与整流桥均为三相)和两个平衡电抗器。升降压式12脉冲自耦变 压整流器实现对输入电压的升降压调节，自耦变压器每相原副边绕组之间满足一定的匝比 关系，以A相为例，说明具体的匝比关系:设原边绕组(ab)总匝数为Np，由两个中间绕组(al、 a2)分成三段(aal、ala2、a2b)，匝数分别是恥1、恥2、恥3，副边绕组(〇2&〃、13'131)的匝数分别 为Ns I、Ns2。定义自耦变压器输出相电压Ua' N与输入相电压Uan之比为升降压比Ku (Ku = Ua' N/ UAN = Ua'b'/UAB);定义绕组匝数Npl与原边总绕组匝数Np之比为K Npl(KNpl = Npl/Np);定义绕组 匝数Np2与原边总绕组匝数Np之比为KNp2(KNp2 = Np2/Np);定义绕组匝数Np3与原边总绕组匝 数Np之比为KNp3(KNp3 = Np3/Np);定义绕组匝数Nsl与原边总绕组匝数Np之比为KNsl(KNsl = Nsl/Np);定义绕组匝数Ns2与原边总绕组匝数Np之比为KNs2(KNs2 = Ns2/NP);其推导过程如 下：说明书附图1是自耦变压器的电压矢量图（Ku = O. 557~0.707)，取其a相矢量进行 分析，其中，am是原边绕组的中点，N是输入三相交流电压矢量的中点，冗是输入相电压矢 量，令矢量JVa长度为1，故可求出aa m = 0.866，W是输出相电压矢量，故矢量长度为Ku， 且与&的夹角为15°，在三角形Naa^中，根据余弦定理，可求出aal勺长度： 再由余弦定理，可求出ZNaa^为： 又已知ZaaW =120°，故三角形aa'al中各个角度便可求出如下： 进一步的，在三角形aa' al，可由正弦定理得： 进一步可求得任意边长： 其E比表达式分别如下：当Ku = O.707~1.115时其副边绕组矢量方向相反，但其绕组匝比关系不变，为：自耦变压器副边输出电压与原边电压比在Ku = O. 557~0.707范围内时，绕组的连 接方式为:一种升降压式12脉冲自耦变压器，每相原边有一个绕组(ab、bc、ca)，每相副边有 两个绕组(c2a〃、b'bl，a2b〃、c'cl，b2c〃、a'al)，原边接输入三相电压(U AN、UBN、UCN)，副边输 出两组二相电压(W N、Ul/ N、Uc/ N、Ua〃N、Ub〃N、Uc；〃N)，副边输出线电压由4个原副边矢量合成(如以A相为例，自耦变压器原边绕组(ab)由两个中间抽头(al、 a2)分成三段(aal、ala2、a2b)，副边有两个绕组(〇2&〃、1/131)。原边绕组的首端( &)为4相电 压输入端，连接输入电压源(UAN);中间抽头(al)与C相副边绕组(a'al)的末端(al)相连接； 中间抽头(a2)与B相副边绕组(a2，b〃）的首端(a2)相连接;原边绕组的末端(b)与B相原边绕 组(be)的首端(b)和输入电压源(Ubn)相连接;副边绕组(c2a〃）的首端(c2)与C相中间抽头 (c2)相连接，副边绕组(c2a〃）的末端(a〃）作为输出电压引出端(a〃）；副边绕组(b'bl)的首 端(b'）作为输出电压引出端(b'），副边绕组(b'bl)的末端(bl)与B相中间抽头(bl)相连接； B相和C相的连接方式与A相相似。 进一步地，一种升降压式12脉冲自耦变压整流器，自耦变压器副边输出电压与原 边电压比在K u = O. 707~1.115范围内时，绕组的连接方式为：以A相为例，自耦变压器原边 绕组(&13)由两个中间抽头（&1、 &2)分成三段(&&1、&1&2、 &213)，副边有两个绕组（13113'、&〃 c2)。原边绕组的首端(a)为A相电压输入端，连接输入电压源(Um);中间抽头(al)与C相副边 绕组(ala'）的首端(al)相连接冲间抽头(a2)与B相副边绕组(b〃a2)的末端(a2)相连接;原 边绕组的末端（b)与B相原边绕组（be)的首端（b)和输入电压源（Ubn)相连接；副边绕组 (bib'）的首端(bl)与B相中间抽头(bl)相连接，副边绕组(bib'）的末端(b'）作为输出电压 引出端(b'） ；副边绕组(a〃c2)的首端(a〃）作为输出电压引出端(a〃），副边绕组(a〃c2)的末 端(c2)与C相中间抽头(c2)相连接;B相和C相的连接方式与A相相似。 采用上述技术方案带来的有益效果：与现有的差接三角型12脉冲自耦变压整流器相比，本专利技术提供的升降压式12脉冲 自耦变压整流器保证低谐波输入，低纹波输出性能的同时，不需要降压电路，只改变自身绕 组结构便可对输入电压进行升降压，解决了原有自耦变压整流器输出电压偏高且不可调的 问题，可以实现在150V-300V宽范围的直流电压输出，并且给出了变比与匝比之间的公式， 拓宽了变压整流器的应用范围。【附图说明】 附图1为Ku = O. 557~0.707时自耦变压器电压矢量图； 附图2为Ku = O. 557~0.707时自耦变压整流器电路图； 附图3为Ku = O. 557~0.707时自耦变压器绕组连接图； 附图4为自耦变压器副边两相输出电压仿真波形图； 附图5为系统输出电压仿真波形图； 附图6为系统A相输入电流仿真波形图； 附图7为系统A相输入电流的频谱分析图； 上面附图中的主要符号说明：Uan，Ubn，Ucn--网侧三相输入相电压，ia，ib，i。-- 三相输入电流，Npi，NP2，Np3--每相原边绕组的匝数，ai，a2--A相原边绕组的两个中间抽 头引出点，bl，b2--B相原边绕组的两个中间抽头引出点，cl，c2--C相原边绕组的两个 中间抽头引出点，Ns1，Ns2--每相副边绕组本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种升降压式12脉冲自耦变压整流器，及其变压器原副边绕组匝数关系；自耦变压整流器特征在于：包括升降压式12脉冲自耦变压器，两组整流桥(后续自耦变压整流器与整流桥均为三相)和两个平衡电抗器；其自耦变压器原副边绕组匝数关系特征在于：以A相为例，说明具体的匝比关系；设原边绕组(ab)总匝数为Np，由两个中间绕组(a1、a2)分成三段(aa1、a1a2、a2b)，匝数分别是Np1、Np2、Np3，副边绕组(c2a″、b’b1)的匝数分别为Ns1、Ns2。定义自耦变压器输出相电压Ua′N与输入相电压UAN之比为升降压比Ku(Ku＝Ua′N/UAN＝Ua′b′/UAB)；定义绕组匝数Np1与原边总绕组匝数Np之比为KNp1(KNp1＝Np1/Np)；定义绕组匝数Np2与原边总绕组匝数Np之比为KNp2(KNp2＝Np2/Np)；定义绕组匝数Np3与原边总绕组匝数Np之比为KNp3(KNp3＝Np3/Np)；定义绕组匝数Ns1与原边总绕组匝数Np之比为KNs1(KNs1＝Ns1/Np)；定义绕组匝数Ns2与原边总绕组匝数Np之比为KNs2(KNs2＝Ns2/Np)；其表达式分别如下：KNp2＝1‑2KNp1；...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姜帆，葛红娟，杨光，吴双，陈舒文，林怡，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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