升压/降压式24脉自耦变压整流器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电能变换领域，具体指一种升压/降压式24脉自耦变压整流器。
【背景技术】
[0002] 航空交流电源系统中由于机载设备电力电子器件的非线性，飞机电网受到一定的 谐波污染，危害飞机供电质量及飞机运行的稳定性。目前多脉冲整流器由于谐波含量低、可 靠性高、成本低、效率高等优点，在化工冶金、航空电源等领域得到广泛的应用。传统的12 脉自耦变压整流器，其优点是变压器等效容量小，仅为18. 34%，但网侧输入电流谐波含量 较高，不能满足航空领域输入电流谐波含量的标准。18脉自耦变压整流器相较12脉自耦变 压整流器具有更好的谐波特性，然而其输入电流谐波含量理论值为10. 11%，仍高于航空领 域输入电流谐波含量小于10%的标准。目前已有的24脉自耦变压整流器交流侧输入电流 为24阶梯波，进一步降低输入电流谐波含量，理论值约为8%，满足民航适航标准。但传统 的24脉自耦变压整流器通过桥式变换电路整流输出，输出电压一定且难以调节，不能满足 当前航空领域低压直流供电系统的要求。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了实现24脉自耦变压整流器输出可调，提供一种升压/降压式 24脉自耦变压整流器。
[0004] 为实现上述目的，本发明采用的方案为：
[0005] 升压/降压式24脉自耦变压整流器的绕组结构及绕组连接方式。升压/ 降压式24脉自耦变压整流器包括：自耦变压器，三相整流桥及其平衡电抗器。所 述自親变压器每相原边5个绕组（pl，p2, p3, p4, p5)，副边4个绕组（sl，s2，s3，S4)，其绕组结构与连接方式，以A相为例详细描述，A相输出相电压矢量关系为：
，所以绕组连接方式为：A相原边绕组pi的首端a为A相电源输入端， pi首端a连接C相原边绕组p5的末端，p5的首端连接B相副边绕组s3的首端，s3的末端 为电压输出端a2，B相副边绕组s3的末端曰2与C相原边绕组p4的末端连接，p4的首端连接 B相副边绕组s4的首端，s4的末端为电压输出端ai，同时B相副边绕组s4的末端ai连接C 相原边绕组p3的末端，参与合成C相输出电压，A相原边绕组pi的末端与B相副边绕组s2 的末端连接，s2的首端为电压输出端a3, B相副边绕组s2的首端&3与A相原边绕组p2的 首端连接，p2的末端连接B相副边绕组si的末端，si的首端为电压输出端a4，同时B相副 边绕组si的首端a4连接A相原边绕组p3的首端，参与合成B相输出电压，B相，C相的绕组 连接方式与A相相似。升压模式下变压器每相原边绕组pl，p5的电压矢量方向与降压模式 时每相原边绕组pl，p5的电压矢量方向相反，即同名端反向。以A相为例详细描述，A相原 边绕组pl的首端a为A相电源输入端，pi末端连接B相副边绕组s3的首端，s3的末端为 电压输出端a2，B相副边绕组s3的末端82与C相原边绕组p4的末端连接，p4的首端连接B 相副边绕组s4的首端，s4的末端为电压输出端ai，同时B相副边绕组s4的末端ai连接C相 原边绕组p3的末端，参与合成C相输出电压，A相原边绕组pi的首端a与C相原边绕组p5 的末端连接，p5的首端连接B相副边绕组s2的末端，s2的首端为电压输出端a3, B相副边 绕组s2的末端&3与A相原边绕组p2的首端连接，p2的末端连接B相副边绕组si的末端， si的首端为电压输出端a4，同时B相副边绕组si的首端a4连接A相原边绕组p3的首端， 参与合成B相输出电压，所以升压模式下A相输出电压矢量关系为：
,Β相，C相的绕组连 接方式与Α相相似。
[0006] 自耦变压器工作在降压模式时，变压器每相输出电压幅值相等，相位相差15°，同 时实现对输出电压进行将压调节。变压器输入电压（以A相为例VaN)与变压器输出电压 (以A相为例K#)之比为ku(& = I# 。变压器每相原边绕组电压矢量长度分别表示 为kpl，kp2, kp3, kp4, kp5，副边绕组电压矢量长度分别表不为ksl，ks2, ks3, ks4，假设输入电压矢 量长度为1，则变压器每相输出相电压矢量长度为ku，变压器输出输入电压比分成2个不同 的范围：降压模式（a):sin30° /sinl42.5° 彡 ku彡 l/cos7.5° 和降压模式（b):0.45<ku<sin30° /sinl42.5°。所述自耦变压器的每相原副边绕组电压矢量长度与电压变比ku之间满足一定的关系。当变压器输出输入电压比在范围sin30° /sinl42. 5° <ku<l/C〇s7. 5°内时，变压器每相原副边各绕组电压矢量长度推导（详见附图6)为：
[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。，应用正弦定理得：
[0013]在 Aa3a02a4中，Z a3a02a4= 120。，Z a02a3a4= 45。，Z a02a4a3= 15。，应用三角 形正弦定理可知：
[0015] 在Δ似办中，Z a 4?^= 75°，Z Na九二Z Nb而二52. 5°，应用三角形正弦定 理可知：
[0017] 所以，变压器每相各绕组匝数电压矢量长度与电压变比关系为：
[0021] 当变压器输出输入电压比在范围：0. 45 < ku< sin30 ° /sinl42. 5 ° 内时，变压器每相副边绕组s2, s3电压矢量方向与变压器工作在降压模式（a)时 (即电压变比范围为：sin30° /sinl42.5°彡ku彡l/cos7.5° )的每相副边绕 组s2, s3电压矢量方向相反，即同名端反向，各绕组矢量长度与电压变比的关系：
[0022] 当所述自耦变压整理器工作在升压模式时，变压器每相原副边各绕组电压矢量 长度与电压变比之间满足一定的关系以实现变压器每相输出电压幅值相等，相位相差 15°，同时根据电压变比对变压器输出电压进行升压调节。变压器每相原边绕组pl，p5 的电压矢量方向与所述变压器工作在降压模式（a)时（即电压变比范围为：sin30° / sinl42. 5° <ku<l/cos7. 5° )每相原边绕组pl，p5的电压矢量方向相反，即同名端反 向。变压器输出输入电压比值范围为：l/cos7. 5° <ku彡sinl50° /sin22. 5°时，推导变 压器原副边各绕组电压矢量长度（附图7为推导关系图）：
[0023] 在 ANao 中，Z aNo = 7. 5。，Z Nao = 30。，所以：Z Noa = 142. 5。应用三角形 正弦定理可知：
[0026]在 Aa01oa3中，Z oa01a3= 60。，Z a01oa3= 37. 5。Z a01a3o = 82. 5。，应用三角 形正弦定理可知：
[0029] 由于&&。1&(3。4是等边三角开多，所以3。 1& = 3(3。4=3。1(3。4，可知：
，应用三角 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。，应用三角形正弦定 理可知：
[0035] 各绕组矢量长度与电压变比的关系：
[0036] 升压/降压式24脉航空自耦变压整流器是一种对称型的自耦变压整流器，4组整 流桥电路通过平衡电抗器并联输出。整流桥（1)的输出正端与整流桥（3)的输出正端连接 平衡电抗器Lpl，整流桥⑵与整流桥（4)的输出正端连接平衡电抗器Lp2，平衡电抗器L pl的 中间抽头和Lp2的中间抽头分别连接到平衡电抗器L p5的两端，平衡电抗器L p5的中间抽头 为变压整流器输出正端；整流桥（1)的输出负端与整流桥（3)的输出负端连接平衡电抗器 Lp3，整流桥（2)的输出负端与整流桥