一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于航空起动/发电系统整流技术领域，具体涉及一种三级式无刷同步起 动/发电励磁系统整流电路。
【背景技术】
[0002] 目前我国飞机交流电源系统大都采用三级式无刷同步电机作为发电机，该三级式 无刷同步电机主要由主发电机、励磁机、副励磁机（永磁机）和旋转整流器构成。随着大型 飞机的迅猛发展，起动/发电一体化在现代航空技术中的地位越来越重要。然而，该类发电 机的设计原则是保证其优异的发电特性以满足航空电源需求，没有考虑过其起动能力，导 致这一类电机发电性能优异但是起动能力极其低下。
[0003] 导致其起动能力极其低下的主要原因包括以下两点：1.整个励磁系统在静止或 者低速阶段无法产生足够的励磁电流，使得主发电机磁场较低从而导致力矩输出不够。 2.在励磁系统在静止或者低速阶段，所产生的励磁电流脉动太大，使得主发电机磁场波动 较大从而导致其转矩波动较大，给控制带来了极大的难题。
[0004] 为了增加其励磁电流输出，同时降低励磁电流脉动这一难题，往往需要重新设计 三级式无刷同步起动/发电机，这样不但会增加其设计成本，而且浪费了资源。对于励磁机 电枢绕组是偶数匝，可以先将偶数匝绕组按照匝数减半对分为两套，分别通过三个单相全 桥整流电路相串联模块与一个传统的三相桥式整流电路模块，获得两种不同的整流输出电 信号波形，把两套整流电路的输出结果通过串联的方法，获得更好的12脉波整流输出。
[0005] 相比于其他专利本发明技术方案不同点如下，中国专利CN103065779A《三相24脉 波双Y形输出绕组移相整流变压器》是采用双Y型绕组，不断改变绕组连接方式实现24脉 搏整流；中国专利CN202488371U《移相串联十二脉波可控整流装置》是采取三角形绕组与 Y型绕组相串联连接的方式实现绕组移相；中国专利CN203166786U《十二脉波整流》是采取 三角形绕组与Y型绕组相并联的方式实现绕组十二脉波整流；中国专利CN203277071U《一 种三相十二脉波整流变压器结构》是同时通过改变绕组连接方式与原副边绕组匝数的比例 实现十二脉波整流；中国专利CN2640123Y《用六脉波整流变频器构成的十二脉波整流变频 装置》是采用双Y型绕组，不断改变绕组连接方式实现24脉搏整流；以上专利均需要额外 绕组，导致电机结构复杂，成本较高。
【发明内容】
[0006] 要解决的技术问题
[0007] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种三级式无刷同步起动/发电励磁 系统整流电路，可以提高系统的起动力矩，同时减少在起动阶段由于励磁系统输出电流脉 动所引起的主发电机转矩波动问题。
[0008] 技术方案
[0009] -种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，其特征在于包括三个单相全 桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块；所述三个单相全桥整流电路相串联 模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接，三相桥式整 流电路模块与励磁电机的另一套绕组连接，两套绕组的整流电路输出端相串联后向负载输 出；所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电路，与 励磁电机的一套绕组连接；连接关系为：发电机三相绕组的三相绕组无中线，在每相输出 端设有4个二极管组成的单相全桥整流电路，三个单相全桥整流电路串联后输出。
[0010] 所述的三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块中的 十八个二极管有相同的开关特性。
[0011] 有益效果
[0012] 本发明提出的一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，利用到了三个 单相全桥整流电路相串联模块与一个三相桥式整流模块串联获得到了 12脉波整流输出， 同时由于三个单相全桥整流电路相串联模块的输出电压高于传统的三相桥式整流电路，同 时提高了整流系统输出。本发明仅通过不同整流电路实现绕组移相，最终得到12脉波整 流，这一明显特点完全不同于以前所有专利。并且在结构上，可实现性上优于以往现有技 术。本发明提高了励磁系统的输出的同时还有效降低了励磁电流脉动较大所引起的转矩波 动的问题。
【附图说明】
[0013] 图1 :是本发明所述的串联整流电路不意图
[0014] 图2 :是三相电压分别全桥整流之后串联输出结果
[0015] 图3 :是三相电压分别全桥整流之后串联输出结果与三相全桥整流输出结果
[0016] 图4:是将两种整流模块相串联的输出结果与不改变直接采取传统方式获得的结 果对比。
【具体实施方式】
[0017] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0018] 本发明利用三个单相全桥整流电路相串联模块与一个三相桥式整流模块串联得 到了 12脉波整流输出，同时由于三个单相全桥整流电路相串联模块输出电压高于传统三 相桥式整流电路，同时提高了整流系统输出。
[0019] 如图1所示，包括十二个不可控整流管所构成的三个单相全桥整流电路模块与六 个不可控整流管所构成的一个三相桥式整流电路。
[0020] 选择三个单相全桥整流电路相串联模块和一个三相桥式整流电路模块中的十八 个二极管有相同的开关特性。
[0021 ] 其中三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电 路，与励磁电机的一套绕组连接，另外三相桥式整流电路模块与励磁电机的另一套绕组连 接，两套绕组的整流电路输出端相串联后向负载输出；
[0022] 所述三个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成三个全桥整流电 路，与励磁电机的一套绕组连接；连接关系为：发电机三相绕组的三相绕组无中线，在每相 输出端设有4个二极管组成的单相全桥整流电路，三个单相全桥整流电路串联后输出。
[0023] 为了说明本发明的工作原理，首先分析单个整流模块的输出波形。如图3所示两 部分整流结果的包络线有明显的相移，同时三个单相全桥整流电路模块的输出电压Udl高 于传统的三相桥式整流电路Ud2(Udl利用到了传统三相桥式电路由于自然换相点所浪费 掉的死区电压）。
[0024] 那么，假定励磁机电枢绕组匝数是偶数为2N，每N匝输出为Un。现在对比本发明 的输出与未米取本发明（即传统的三相桥式）的输出结果：对于不修改的模型（励磁机电 枢绕组直接连接一个三相桥式电路）其输出为2. 34Un+2. 34Un，同时由于Un同相位，在波形 叠加时总是波峰与波峰相叠加，波谷与波谷相叠加，输出脉动极高；
[0025] 本发明的整流输出结果是输出电压为Ud=Udl+Ud2,其中Udl为三重化串 联输出电路，其输出结果可以按照下式简单推出，在任意时刻其输出包络线是udl = |ua | +1ub | +1u。|，由于二相互差120°电角度ua+ub+ue= 0,这就意味着Udl的包络线是A、B、C三相电压经过全桥整流之后的电压波形包络线的2倍。其电压平均值为Udl= 2. 70Un如 下式所示，其波形如图2所示。
[0026]
【主权项】
1. 一种=级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，其特征在于包括=个单相全 桥整流电路相串联模块和一个=相桥式整流电路模块；所述=个单相全桥整流电路相串联 模块包括十二个二极管构成=个全桥整流电路，与励磁电机的一套绕组连接，=相桥式整 流电路模块与励磁电机的另一套绕组连接，两套绕组的整流电路输出端相串联后向负载输 出；所述=个单相全桥整流电路相串联模块包括十二个二极管构成=个全桥整流电路，与 励磁电机的一套绕组连接；连接关系为；发电机=相绕组的=相绕组无中线，在每相输出 端设有4个二极管组成的单相全桥整流电路，=个单相全桥整流电路串联后输出。
2. 根据权利要求1所述=级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，其特征在于： 所述的=个单相全桥整流电路相串联模块和一个=相桥式整流电路模块中的十八个二极 管有相同的开关特性。
【专利摘要】本发明涉及一种三级式无刷同步起动/发电励磁系统整流电路，利用到了三个单相全桥整流电路相串联模块与一个三相桥式整流模块串联获得到了12脉波整流输出，同时由于三个单相全桥整流电路相串联模块的输出电压高于传统的三相桥式整流电路，同时提高了整流系统输出。本发明仅通过不同整流电路实现绕组移相，最终得到12脉波整流，这一明显特点完全不同于以前所有专利。并且在结构上，可实现性上优于以往现有技术。本发明提高了励磁系统的输出的同时还有效降低了励磁电流脉动较大所引起的转矩波动的问题。
【IPC分类】H02M1-14, H02M7-06
【公开号】CN104617788
【申请号】CN201510020458
【发明人】刘卫国, 庞基, 孙承浩, 张赞, 杜邦
【申请人】西北工业大学
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月15日