采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路，属于电力电子技术领域。
【背景技术】
[0002]在并联型多相整流电路多用于大功率整流电路中，其中并联型12脉波整流电路和带平衡电抗器的双反星形整流电路最常见，并且已经在工业领域得到了广泛应用。
[0003]并联型12脉波整流电路采用隔离变压器，在隔离变压器后接两组三相整流桥，输出端接平衡电抗器，平衡电抗器吸收两输入端的电势差使两组三相整流桥能够并联工作，输出电流加倍。因此并联型12脉波整流电路常应用于大电流场合。的大功率整流电路，但是变压器容量和体积较大，且两组三相整流桥共需12个开关管，需要的管子数多。对于带平衡电抗器的双反星形可控整流电路，它采用双反星形隔离变压器，变压器后接两组并联的三相半波电路，在平衡电抗器吸收其两输出端的电势差作用下两组三相半波电路能够同时并联工作，虽然带平衡电抗器的双反星形可控整流电路由于磁路平衡消除了直流磁化问题，采用的管子个数也比12脉波整流电路减少一半，但依旧存在变压器容量和体积大的问题，成本高。
[0004]所以综合上述12脉波整流电路和带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的优缺点，一种采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路应用而生。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了解决现有的带平衡电抗器的双反星形可控整流电路由于采用双反星形隔离变压器而存在的的容量和体积大的问题，提供了一种采用星形连接的自耦变压器的设计方法。
[0006]本发明所述的采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路，它包括自耦变压器、第一组三相半波电路、第二组三相半波电路、平衡电抗器和负载。
[0007]自耦变压器输入端与三相交流电压相连，输入端采用星形连接，两组三相电压与输入电压之间相位差为±30°，即一组输出三相电压超前输入电压30°，另外一组滞后输入电压30°，从而可输出两组相位相差60°的电压。第一组三相半波电路的输入端与自耦变压器的输出端相连，第二组三相半波电路的输入端与自耦变压器的输出端相连，第一组三相半波电路和第二组三相半波电路两组三相半波电路形成并联电路，用于增大输出电流，
平衡电抗器P端与第一组三相半波电路的输出端相连，Q端与第二组三相半波电路的输出端相连，平衡电抗器用于吸收第一组三相半波电路和第二组三相半波电路两组三相半波电路输出的电势差，使得第一组三相半波电路和第二组三相半波电路两组三相半波电路能够同时并联工作，从而形成六脉波电流，即增大输出电流，提高变压器利用效率，负载一端与平衡电抗器的输出端相连，另一端与自耦变压器中线点相连。
[0008]本发明所述的采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路采用星形连接的自耦变压器，它降低变压器容量和体积的方法为:该采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路采用星形连接的自耦变压器，自耦变压器各绕组交互连接，由于磁耦合作用而使需转换的能量仅仅是输出功率的很小的一部分，因而可显著减小变压器的容量，第一组三相半波电路和第二组三相半波电路两组三相半波电路在平衡电抗器吸收电压的作用下同时并联工作，电流加倍，变压器的利用效率进一步提高，同时第一组三相半波电路和第二组三相半波电路两组三相半波电路比12脉波整流电路使用的管子数少，因此该整流电路更适用于大电流场合。
[0009]本发明的优点是:本发明实现了在交流侧使用自耦变压器使变压器容量和体积显著减小。它在带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的基础上，保留了其使用管子少的优点，将隔离变压器改为采用星形连接的自耦变压器，利用自耦变压器的磁耦合作用，降低了变压器容量，更适用于大电流场合。
【附图说明】
[0010]图1为本发明系统的电路结构示意图。
[0011]图2为本发明系统采用的星形自耦变压器的绕组结构图。
[0012]图3为本发明系统采用的星形自耦变压器向量图。
[0013]图4为两组三相半波整流电路中六个二极管的工作示意图。
[0014]图5为[0° 60° ]期间电路的工作状态示意图。
[0015]图6为[60° 120° ]期间电路的工作状态示意图。
[0016]图7为[120° 180° ]期间电路的工作状态示意图。
[0017]图8为[180° 240° ]期间电路的工作状态示意图。
[0018]图9为[240° 300° ]期间电路的工作状态示意图。
[0019]图10为[300° 360° ]期间电路的工作状态示意图。
[0020]图1至图10中ia、ib、i。为相电流，in i2、i3为自耦变压器输入绕组电流，ial、ibl、 ia2、ib2、^为自耦变压器输出绕组电流，也即三相半波电路的输入电流，idl、id2为平衡电抗器的输入电流，/d为负载电流，％为平衡电抗器两端的电压，Λ为自耦变压器输入匝数，％为输出小绕组匝数。
【具体实施方式】
[0021]【具体实施方式】一:下面结合图1说明本实施方式所述的采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路，它包括自耦变压器1、第一组三相半波电路2、第二组三相半波电路3、平衡电抗器4和负载5 ;自耦变压器1输入端与三相交流电压ua、uh、%相连，输入端采用星形连接，两组三相电压与输入电压之间相位差为±30°，即一组输出三相电压超前输入电压30°，另外一组滞后输入电压30°，从而可输出两组相位相差60°的电压；第一组三相半波电路2的输入端与自耦变压器1的输出端al、bl、cl相连，第二组三相半波电路3的输入端与自耦变压器1的输出端a2、b2、c2相连，第一组三相半波电路2和第二组三相半波电路3两组三相半波电路形成并联电路，用于增大输出电流；平衡电抗器4的P端与第一组三相半波电路2的输出端相连，Q端与第二组三相半波电路3的输出端相连，平衡电抗器4用于吸收第一组三相半波电路2和第二组三相半波电路3两组三相半波电路输出的电势差，使得第一组三相半波电路2和第二组三相半波电路3两组三相半波电路能够同时并联工作，从而形成六脉波电流，即增大输出电流，提高变压器利用效率；负载5 —端与平衡电抗器4的输出端R相连，另一端与自耦变压器1中线点0相连。
[0022]本实施方式所述的采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路，是基于现有的带平衡点抗器的双反星形可控整流电路，在交流侧不采用隔离变压器而是星形连接的自耦变压器，自耦变压器的各绕组交互连接，由于磁耦合作用而使需转换的能量仅仅是输出功率的很小的一部分，因而可显著减小变压器的容量，第一组三相半波电路2和第二组三相半波电路3两组三相半波电路在平衡电抗器4的吸收电压的作用下同时并联工作，电流加倍，使得变压器的利用效率进一步提高，同时由于该整流电路使用的管子数比12脉波整流电路减倍，因此更适用于大电流整流电路。
[0023]【具体实施方式】二:下面结合图1和图2、图3说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步限定，所述自耦变压器为星形连接，所述自耦变压器1由三个相通的磁芯柱(1)、磁芯柱(2 )、磁芯柱(3 )、和绕组a、绕组b、绕组c、绕组al、绕组b 1、绕组c 1、绕组&2、绕组62、绕组c2九个绕组组成。
[0024]绕组a、绕组b、绕组c为自耦变压器1的输入绕组，采用星形连接，即正极性端分另|J与三相交流电压&、叫、％相连，负极性端均接到中线点0，绕组al、绕组bl、绕组cl、绕组a2、绕组b2、绕组c2为自耦变压器1的输出绕组，九个绕组极性相同。
[0025]绕组a、绕组bl和绕组c2位于同一磁芯柱上，绕组bl和绕组c2产生的电流方向相同，与绕组a产生的电流方向相反，绕组a的输入端又分别与绕组al和绕组a2的负极性端相连，即a相电流厶产生电流A、电流ial和电流ia2。
[0026]绕组b、绕组cl和绕组a2位于同一磁芯柱上，绕组cl和绕组a2产生的电流方向相同，与绕组b产生的电流方向相反，绕组b的输入端又分别与绕组bl和绕组b2的负极性端相连，即b相电流ib产生电流i2、电流ibl和电流ib2。
[0027]绕组c、绕组al和绕组b2位于同一磁芯柱上，绕组al和绕组b2产生的电流方向相同，与绕组c产生的电流方向相反，绕组c的输入端又分别与绕组cl和绕组c2的负极性端相连，即C相电流i。产生电流i3、电流id和电流ic2。
[0028]本实施方式采用星形自耦变压器，由于磁耦合作用而使需转换的能量仅仅是输出功率的很小的一部分，因而可显著减小变压器的容量和体积。
[0029]【具体实施方式】三:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步限定，所述第一组三相半波电路2为不可控整流电路，所述第一组三相半波电路2由第二极管Dn、第一二二极管D12、第一三二极管D13组成，
第一组三相半波电路2的输出端与平衡电抗器4的输入端P相连。
[0030]一组三相半波整流电路只使用3个管子，使用管子数少。
[0031]【具体实施方式】四:下面结合图1说明本实施方式，本实施方式是对实施方式一的进一步限定，所述第二组三相半波电路3为不可控整流电路，所述第二组三相半波电路3由第二一二极管D21、第二二二极管D22、第二三二极管D23组成，
第二组三相半波电路3的输出端与平衡电抗器4的输入端Q相连。
[0032]实施方式三和实施方式四中的两组三相半波整流电路并联，输出端与平衡电抗器4相连，由于平衡电抗器4吸收了两输入端的电势差使得第一组三相半波电路2和第二组三相半波电路3两组三相半波整流电路能够同时并联工作，输出电流加倍，本发明应用于大电流的大功率场合。
[0033]【具体实施方式】五:下面结合图1、图2和图3说明本实施方式，负载5 —端与平衡电抗器4的输出端相连，另一端与自耦变压器1的中线点0相连，即负载电流会灌入自耦变压器1，本实施方式降低变压器容量和体积的方法为:
该采用星形连接自耦变压器的双三相半波整流电路采用星形连接的自耦变压器1，自耦变压器1各绕组交互连接，由于磁耦合作用而使需转换的能量仅仅是输出功率的很小的一部分，因