升壓/降壓式24脈自耦變壓整流器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電能變換領(lǐng)域，具體指一種升壓/降壓式24脈自耦變壓整流器。
【背景技術(shù)】
[0002] 航空交流電源系統(tǒng)中由于機載設(shè)備電力電子器件的非線性，飛機電網(wǎng)受到一定的 諧波污染，危害飛機供電質(zhì)量及飛機運行的穩(wěn)定性。目前多脈沖整流器由于諧波含量低、可 靠性高、成本低、效率高等優(yōu)點，在化工冶金、航空電源等領(lǐng)域得到廣泛的應用。傳統(tǒng)的12 脈自耦變壓整流器，其優(yōu)點是變壓器等效容量小，僅為18. 34%，但網(wǎng)側(cè)輸入電流諧波含量 較高，不能滿足航空領(lǐng)域輸入電流諧波含量的標準。18脈自耦變壓整流器相較12脈自耦變 壓整流器具有更好的諧波特性，然而其輸入電流諧波含量理論值為10. 11%，仍高于航空領(lǐng) 域輸入電流諧波含量小于10%的標準。目前已有的24脈自耦變壓整流器交流側(cè)輸入電流 為24階梯波，進一步降低輸入電流諧波含量，理論值約為8%，滿足民航適航標準。但傳統(tǒng) 的24脈自耦變壓整流器通過橋式變換電路整流輸出，輸出電壓一定且難以調(diào)節(jié)，不能滿足 當前航空領(lǐng)域低壓直流供電系統(tǒng)的要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是為了實現(xiàn)24脈自耦變壓整流器輸出可調(diào)，提供一種升壓/降壓式 24脈自耦變壓整流器。
[0004] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的方案為：
[0005] 升壓/降壓式24脈自耦變壓整流器的繞組結(jié)構(gòu)及繞組連接方式。升壓/ 降壓式24脈自耦變壓整流器包括：自耦變壓器，三相整流橋及其平衡電抗器。所 述自親變壓器每相原邊5個繞組（pl，p2, p3, p4, p5)，副邊4個繞組（sl，s2，s3，S4)，其繞組結(jié)構(gòu)與連接方式，以A相為例詳細描述，A相輸出相電壓矢量關(guān)系為：

，所以繞組連接方式為：A相原邊繞組pi的首端a為A相電源輸入端， pi首端a連接C相原邊繞組p5的末端，p5的首端連接B相副邊繞組s3的首端，s3的末端 為電壓輸出端a2，B相副邊繞組s3的末端曰2與C相原邊繞組p4的末端連接，p4的首端連接 B相副邊繞組s4的首端，s4的末端為電壓輸出端ai，同時B相副邊繞組s4的末端ai連接C 相原邊繞組p3的末端，參與合成C相輸出電壓，A相原邊繞組pi的末端與B相副邊繞組s2 的末端連接，s2的首端為電壓輸出端a3, B相副邊繞組s2的首端&3與A相原邊繞組p2的 首端連接，p2的末端連接B相副邊繞組si的末端，si的首端為電壓輸出端a4，同時B相副 邊繞組si的首端a4連接A相原邊繞組p3的首端，參與合成B相輸出電壓，B相，C相的繞組 連接方式與A相相似。升壓模式下變壓器每相原邊繞組pl，p5的電壓矢量方向與降壓模式 時每相原邊繞組pl，p5的電壓矢量方向相反，即同名端反向。以A相為例詳細描述，A相原 邊繞組pl的首端a為A相電源輸入端，pi末端連接B相副邊繞組s3的首端，s3的末端為 電壓輸出端a2，B相副邊繞組s3的末端82與C相原邊繞組p4的末端連接，p4的首端連接B 相副邊繞組s4的首端，s4的末端為電壓輸出端ai，同時B相副邊繞組s4的末端ai連接C相 原邊繞組p3的末端，參與合成C相輸出電壓，A相原邊繞組pi的首端a與C相原邊繞組p5 的末端連接，p5的首端連接B相副邊繞組s2的末端，s2的首端為電壓輸出端a3, B相副邊 繞組s2的末端&3與A相原邊繞組p2的首端連接，p2的末端連接B相副邊繞組si的末端， si的首端為電壓輸出端a4，同時B相副邊繞組si的首端a4連接A相原邊繞組p3的首端， 參與合成B相輸出電壓，所以升壓模式下A相輸出電壓矢量關(guān)系為：

,Β相，C相的繞組連 接方式與Α相相似。
[0006] 自耦變壓器工作在降壓模式時，變壓器每相輸出電壓幅值相等，相位相差15°，同 時實現(xiàn)對輸出電壓進行將壓調(diào)節(jié)。變壓器輸入電壓（以A相為例VaN)與變壓器輸出電壓 (以A相為例K#)之比為ku(& = I# 。變壓器每相原邊繞組電壓矢量長度分別表示 為kpl，kp2, kp3, kp4, kp5，副邊繞組電壓矢量長度分別表不為ksl，ks2, ks3, ks4，假設(shè)輸入電壓矢 量長度為1，則變壓器每相輸出相電壓矢量長度為ku，變壓器輸出輸入電壓比分成2個不同 的范圍：降壓模式（a):sin30° /sinl42.5° 彡 ku彡 l/cos7.5° 和降壓模式（b):0.45<ku<sin30° /sinl42.5°。所述自耦變壓器的每相原副邊繞組電壓矢量長度與電壓變比ku之間滿足一定的關(guān)系。當變壓器輸出輸入電壓比在范圍sin30° /sinl42. 5° <ku<l/C〇s7. 5°內(nèi)時，變壓器每相原副邊各繞組電壓矢量長度推導（詳見附圖6)為：
[0007] 在 Δ 〇Na3中，Z oNa 3= 7. 5。，所以：
[0008] oN = Na3*cos7. 5°，oa3= Na 3*sin7. 5°，oa = aN_Na3*cos7. 5°
[0009] 在 Δ 〇aa3中，Z oaa Q1= 30。，所以：
[001 0] a￡l〇i- O￡l/c〇s30 ，0￡l qi - Ocl^tcUlSO ? cl 01B3 - OB 3-OBq^
[0011]在 ANa3a4中，Z a3Na4= 15。，Z Na3a4=Z Na4a3= 82. 5。，應用正弦定理得：
[0013]在 Aa3a02a4中，Z a3a02a4= 120。，Z a02a3a4= 45。，Z a02a4a3= 15。，應用三角 形正弦定理可知：
[0015] 在Δ似辦中，Z a 4?^= 75°，Z Na九二Z Nb而二52. 5°，應用三角形正弦定 理可知：
[0017] 所以，變壓器每相各繞組匝數(shù)電壓矢量長度與電壓變比關(guān)系為：

[0021] 當變壓器輸出輸入電壓比在范圍：0. 45 < ku< sin30 ° /sinl42. 5 ° 內(nèi)時，變壓器每相副邊繞組s2, s3電壓矢量方向與變壓器工作在降壓模式（a)時 (即電壓變比范圍為：sin30° /sinl42.5°彡ku彡l/cos7.5° )的每相副邊繞 組s2, s3電壓矢量方向相反，即同名端反向，各繞組矢量長度與電壓變比的關(guān)系：
[0022] 當所述自耦變壓整理器工作在升壓模式時，變壓器每相原副邊各繞組電壓矢量 長度與電壓變比之間滿足一定的關(guān)系以實現(xiàn)變壓器每相輸出電壓幅值相等，相位相差 15°，同時根據(jù)電壓變比對變壓器輸出電壓進行升壓調(diào)節(jié)。變壓器每相原邊繞組pl，p5 的電壓矢量方向與所述變壓器工作在降壓模式（a)時（即電壓變比范圍為：sin30° / sinl42. 5° <ku<l/cos7. 5° )每相原邊繞組pl，p5的電壓矢量方向相反，即同名端反 向。變壓器輸出輸入電壓比值范圍為：l/cos7. 5° <ku彡sinl50° /sin22. 5°時，推導變 壓器原副邊各繞組電壓矢量長度（附圖7為推導關(guān)系圖）：
[0023] 在 ANao 中，Z aNo = 7. 5。，Z Nao = 30。，所以：Z Noa = 142. 5。應用三角形 正弦定理可知：
[0026]在 Aa01oa3中，Z oa01a3= 60。，Z a01oa3= 37. 5。Z a01a3o = 82. 5。，應用三角 形正弦定理可知：
[0029] 由于&&。1&(3。4是等邊三角開多，所以3。 1& = 3(3。4=3。1(3。4，可知：
，應用三角 形正弦定理可知：
[0033]在 Δ Na#中，Z a 4?^= 75。，Z Na 九二 Z Nb !a4= 52. 5。，應用三角形正弦定 理可知：
[0035] 各繞組矢量長度與電壓變比的關(guān)系：
[0036] 升壓/降壓式24脈航空自耦變壓整流器是一種對稱型的自耦變壓整流器，4組整 流橋電路通過平衡電抗器并聯(lián)輸出。整流橋（1)的輸出正端與整流橋（3)的輸出正端連接 平衡電抗器Lpl，整流橋⑵與整流橋（4)的輸出正端連接平衡電抗器Lp2，平衡電抗器L pl的 中間抽頭和Lp2的中間抽頭分別連接到平衡電抗器L p5的兩端，平衡電抗器L p5的中間抽頭 為變壓整流器輸出正端；整流橋（1)的輸出負端與整流橋（3)的輸出負端連接平衡電抗器 Lp3，整流橋（2)的輸出負端與整流橋