本发明专利技术公开了不对称式P型12脉冲自耦变压整流器，包括不对称式P型自耦变压器，主整流桥和辅整流桥。不对称式P型自耦变压器包括A、B、C三相，每相有一个原边绕组和一个副边绕组，且均具有中心抽头。合理设计匝比，通过副边电压与原边电压相量之和构造主、辅两组三相电压，不同时区，不同的主、辅电压矢量之和构成12相输出电压，经整流桥并联输出。主、辅整流桥按照输出矢量的切换顺序依次选通，不需要平衡电抗器。本发明专利技术既保持了自耦式结构体积小、重量轻的优点，又省去了平衡电抗器的使用，是一种具有最简结构的12脉变压整流器。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于电能变换领域，具体涉及一种不对称式的P型12脉冲自耦变压整流 器。
技术介绍
传统的隔离型12脉变压整流器，利用副边绕组的星型连接和三角形连接方式，构 成两组相位相差30度的三相交流电压，整流后经平衡电抗器并联输出。其输入电流为12 阶梯波，仅含有12k±l次谐波，减小了输入电流总谐波含量（THD);该方案简单可靠，缺点 是变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。 学者Sewan Choi提出采用自耦变压器代替隔离变压器的方法，如差接A绕组结构 的12脉自耦变压整流器。通过变压器的自耦连接，产生两组相差30度的三相电压。由于 自耦变压器等效容量小，仅为隔离变压器的18 %，有助于变压整流系统的小型化。但是在这 种拓扑中，变压器副边绕组直接与整流桥中二极管串联，加大了二极管的换向电感，使得换 向角增大，不利用航空航天应用。将变压器绕组连接成封闭的多边形（polygon)，可大大减 小二极管的换向电感，从而得到P型12脉自耦变压整流器。 无论是差接A还是P型绕组结构的12脉变压整流器，都需要平衡电抗器将两组整 流桥并联，使得两组桥均能独立工作，从而输出12相线电压矢量。然而，平衡电抗器的加入 增大了系统的复杂度和体积重量。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术，提出一种不对称式P型12脉冲自耦变压整流器，简 化12脉自耦变压整流器的结构。 技术方案：不对称式P型12脉冲自耦变压整流器，包括不对称式P型移相自耦变 压器、主三相整流桥和辅三相整流桥；所述不对称式P型移相自耦变压器包括A相、B相、C 相，每相原边有一个绕组并且中心抽头，三相输入电源与对应相原边中心抽头相连；每相副 边有一个绕组并且中心抽头；A相原边绕组首端与B相副边绕组首端相连，A相原边绕组末 端与C相副边绕组末端相连，A相副边绕组首端与C相原边绕组首端相连，A相副边绕组末 端与B相原边绕组末端相连，B相原边绕组首端与C相副边绕组首端相连，B相副边绕组末 端与C相原边绕组末端相连；A、B、C三相原边中心抽头作为变压器主三相电压输出端，三相 副边中心抽头作为变压器辅三相电压输出端；所述主三相电压输出端与主三相整流桥的三 相输入端对应相连，所述辅三相电压输出端与辅三相整流桥的三相输入端对应相连；主、辅 三相整流桥的正端相连，作为变压整流器的正输出端；主、辅三相整流桥的负端相连，作为 变压整流器的负输出端。 进一步的，所述自耦变压器A相原边绕组和副边绕组的匝比为1 : 2.73。 进一步的，所述自耦变压器B相原边绕组和副边绕组的匝比为1 : 2.73。 进一步的，所述自耦变压器C相原边绕组和副边绕组的匝比为1 : 2.73。 有益效果：本专利技术的不对称式P型12脉冲自耦变压整流器通过副边电压与原边电 压相量之和构造主、辅两组三相电压，不同时区，不同的主、辅电压矢量之和构成12相输出 电压，经整流桥并联输出含12个脉动的直流电压。与现有P型自耦连接的12脉冲变压整 流器相比，本专利技术结构十分简单，变压器绕组少、所有绕组截面积相同，且保持了自耦变压 器容量小的特点；12相输出线电压矢量经整流桥并联输出，二极管依据电压矢量的切换顺 序依次选通，不需要平衡电抗器。【附图说明】 图1为本专利技术的结构示意图； 图2为本专利技术三相绕组的电压合成示意图； 图3为本专利技术三相绕组的电流合成示意图； 图4为本专利技术A相输入电流的理论波形图； 图5为本专利技术输出电压和输入电流的仿真波形； 图6为本专利技术A相输入电流频谱分析图； 上面附图中的主要符号说明：A相绕组：ap_原边绕组，as-副边绕组，B/C相与A相 相同；Va、Vb、Vc-a/b/c相输入相电压，￥ &1、￥131、￥(31-主三相电压，￥&2、￥匕2、￥〇2-辅三相电 压，isa、isb、isc_a 相、b 相、c 相输入电流，ial/ia2/ibl/ib2/icl/ic2_al/a2/bl/b2/cl/c2 端输出电流，il~i9_变压器各绕组电流；BI-主三相整流桥，B2-辅三相整流桥，Vout-整 流器输出电压。【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术做更进一步的解释。 如图1所示，不对称式P型12脉冲自耦变压整流器，包括不对称式P型移相自耦 连接的变压器、主三相整流桥和辅三相整流桥。其中，不对称式P型移相自耦变压器包括A 相、B相、C相，A、B、C三相变压器原边均包含一个绕组并且该绕组中心抽头，三相输入电源 连接对应相原边中心抽头。每相副边同样包含一个绕组且该绕组中心抽头。A相原边绕组 ap首端与B相副边绕组bs首端相连，A相原边绕组ap末端与C相副边绕组cs末端相连， A相副边绕组as首端与C相原边绕组cp首端相连，A相副边绕组as末端与B相原边绕组 bp末端相连，B相原边绕组bp首端与C相副边绕组cs首端相连，B相副边绕组bs末端与 C相原边绕组cp末端相连。A、B、C三相原边中心抽头al、bl、cl作为变压器主三相电压输 出端，A、B、C三相副边中心抽头a2、b2、c2作为变压器辅三相电压输出端。三相变压器的 原边中心抽头al、bl、cl连接主三相整流桥的三相输入端，三相变压器的副边中心抽头a2、 b2、c2连接辅三相整流桥的三相输入端，主整流桥和辅整流桥直接并联输出。 通过合理设计匝比：每相原边绕组和副边绕组的匝比均为1 : 2. 73,使自耦变压 器移相产生一组主三相交流电压Val、Vbl、Vcl和一组辅三相交流电压Va2、Vb2、Vc2,两组 电压矢量相位相反，并且辅矢量的幅值为主矢量的〇. 732倍，从而在不同时区，主辅矢量之 和构造12相输出电压。 基于上述变压器绕组结构和匝比关系，自耦变压器电压合成关系如附图2所示。 主矢量间的线电压构成6相输出电压矢量，主矢量与对应相位相反的辅矢量构成其余6相 输出线电压矢量；各输出线电压矢量长度相等，相邻矢量间隔为30度。以A相为例，Valbl、 Vala2、Valcl和Va2al四个输出矢量给负载供电。变压整流器输出平均电压Vd与输入相电 压有效值V in之间的关系满足： 当三相输入相电压为115V时，变压整流器的输出为278V，适用于航空270V高压直 流系统（稳态电压要求250-280V)。 主三相整流桥每个二极管的导通时间为90度，辅三相整流桥每个二极管的导通 时间为30度。即主桥流过3/4输出功率，辅桥流过1/4输出功率，两组整流桥的功率不对 称，主整流桥流过的功率为辅整流桥的3倍。 自耦变压整流器的绕组电流关系如图3所示。假设负载为大电感负载（二极管电 流波形为理想的方波），利用基尔霍夫电流定律（KCL)和磁势平衡定律，可以合成三相输入 电流的理论波形如图4 (横坐标为电角度，纵坐标从上至下依次为电流il，i6和isa，纵坐 标数值为负载电流的倍数）所示。输入电流波形含12个阶梯，有效地消除了 5次、7次等谐 波含量。 特别地，本专利技术的变压器每一相只有两个绕组，并且所有绕组的电流有效值均相 同，因此该变压器绕组仅需要一种规格的导线，大大简化了自耦变压器的结构和设计过程。 经计算，变压器的等效容量仅为输出功率的25%，保持了自耦变压器体积小重量轻的优点， 有助于整流系统的小本文档来自技高网...
【技术保护点】
不对称式P型12脉冲自耦变压整流器，其特征在于：包括不对称式P型移相自耦变压器、主三相整流桥和辅三相整流桥；所述不对称式P型移相自耦变压器包括A相、B相、C相，每相原边有一个绕组并且中心抽头，三相输入电源与对应相原边中心抽头相连；每相副边有一个绕组并且中心抽头；A相原边绕组首端与B相副边绕组首端相连，A相原边绕组末端与C相副边绕组末端相连，A相副边绕组首端与C相原边绕组首端相连，A相副边绕组末端与B相原边绕组末端相连，B相原边绕组首端与C相副边绕组首端相连，B相副边绕组末端与C相原边绕组末端相连；A、B、C三相原边中心抽头作为变压器主三相电压输出端，三相副边中心抽头作为变压器辅三相电压输出端；所述主三相电压输出端与主三相整流桥的三相输入端对应相连，所述辅三相电压输出端与辅三相整流桥的三相输入端对应相连；主、辅三相整流桥的正端相连，作为变压整流器的正输出端；主、辅三相整流桥的负端相连，作为变压整流器的负输出端。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈思，葛红娟，姜帆，赵权，杨光，
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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