对称升压和降压自耦变压器德尔塔拓扑结构的制作方法_3

文档序号:9565067阅读:来源:国知局
WB4 和SWC1-SWC4的第二(输出)端。
[0055]线SA、SB和SC代表施加到初级绕组的外部结点A、B和C的输入AC电压。正如从相量图明显可知的,三相输入电压被描绘为相A、相B和相C,其中每相按大约120度隔开。在一种环境中,诸如飞机,输入电压SA、SB和SC是230伏。根据期望,其他输入电压可被使用,并且其它输出电压可被提供。
[0056]如先前所述,相量图200中的线是描绘感应电压的矢量的矢量线。例如,初级绕组AB、BC和CA中的感应电压的矢量由线SA、SB和SC上的箭头描绘。同样地,代表次级绕组的线上的箭头代表感应电压的矢量。例如,线TA1-SA1和SA3-TA3上的箭头分别代表次级绕组SWA1和SWA3中的感应电压的矢量。
[0057]次级绕组中的感应电压的矢量被选择为升压或降压初级绕组上的抽头点处的电压,以提供期望的输出电压和/或相位。
[0058]图3示出用于与示例性自耦变压器10 —起使用的示例性电源系统300。电源系统300包括三相230VAC发电机305、自耦变压器10、总线310、315、325、345A、345B、345C以及360、18脉冲整流器330和365以及电动机控制器340和375。发电机305通过总线310向自耦变压器10提供三相230VAC电力。自耦变压器10通过总线320向各种部件提供多个(在一个实施例中是18个)输出315。由图1和图2可知,18个输出是SA1-SA4、SB1-SB4、SCI?SC4、CTA、CTB、CTC、A、B以及C。为便于说明,总线320被表示为单个总线。尽管总线320可以将全部的18个输出传送到每个接收部件,但是这不是优选的配置。相反地,总线320包括多个较小的总线325、345A、345B、345C、360,其中的每个仅传送特定接收部件需要的那些输出。例如,总线325将输出SA1、SA2、SB1、SB2、SC1、SC2、CTA、CTB以及CTC传送至18脉冲整流器330,其整流这些输出以通过总线335向第一电动机控制器340提供±135VDC的电力。18脉冲整流器和电动机控制器的设计和操作是本领域普通技术人员所熟知的。
[0059]需要注意的是,变压器10提供三组输出:SA1、SB1和SCI ;SA2、SB2和SC2 ;以及CTA、CTB和CTC。还要注意的是,这三组输出彼此不同,相差约40度。S卩,例如,输出SA1将超前输出CTA约40度,输出CTA将超前输出SA2约40度,输出SA2将超前输出SB1约40度,输出SB 1将超前输出CTB约40度等。因此,这三个输出组的全波整流提供土 135VDC的18脉冲输出。
[0060]同样地,总线360将输出SA3、SA4、SB3、SB4、SC3以及SC4,连同输入电压A、B以及C传送至18脉冲整流器365,该18脉冲整流器整流这些输出以通过总线370向第二电动机控制器375提供±270VDC电力。注意,变压器10提供两组输出:SA3、SB3和SC3 ;SA4、SB4和SC4 ;并且输入电压A、B和C作为另一输出组穿过。还要注意的是,这三组输出彼此不同,相差约40度。也就是说,例如,输出A将超前输出SA3约40度,输出SA3将超前输出SA4约40度,输出SA4将超前输出B约40度,输出B将超前输出SB3约40度等。因此,这三个输出组的全波整流也提供18脉冲输出,但是是±270VDC,而不是±135VDC。
[0061]总线345A传送输出SA1、SB1和SC1,它向负载355A提供3相115VAC电力的第一源350A。总线345B传送输出SA2、SB2和SC2,它向负载355B提供3相115VAC电力的第二源350B。同样地,总线345C传送输出CTA、CTB和CTC,它向负载355C提供3相115VAC电力的第三源350C。注意,如上所述,总线345A、345B和345C彼此不同,相差约40度。这在整个输入AC电力的周期中更均匀地分配接收装置355A-355C的负载。
[0062]需要注意的是,本文中描述的多个AC和DC输出已经通过仅具有15个绕组的单个变压器被实现,这15个绕组为:三个初级绕组(PWA、PWB、PWC)和12个次级绕组(SWA1-SWA4、SWB1-SWB4 和 SWC1-SWC4)。
[0063]在示例性环境中,例如,相对于飞机,三个三相115VAC的负载355A-355C是传统的负载,例如,厨房用具。±270VDC输出为高功率电动机控制器(例如,用于机舱空气压力的电动机控制器)供电。±135VDC输出为较低功率电动机控制器(例如,用于飞机的电动操作制动装置的电动机控制器)供电。
[0064]优选地,系统300用单个液体冷却的自耦变压器整流器单元(ATRU)替代多个现有的自耦变压器单元(ATU)、厨房自耦变压器单元(GATU)、电制动电源单元(E-BPSU),其中ATU、GATU、E-BPSU是空气冷却的装置。这减少了尺寸和重量,该效果是飞机应用尤其期望的。此外,用单个ATRU取代多个常规电源/变压器单元使液体冷却变得可行。液体冷却允许比空气冷却系统更高的散热效率。较小的尺寸和重量以及较高的散热效率允许将系统300放置在难以或不可能空气冷却的位置。
[0065]图4具有液体冷却的示例性电源系统300的图示。液体栗和储液器单元410将冷却液体栗送到变压器10和整流器单元330,365。用于变压器和用于电子电路和设备的液体冷却技术是已知的,在此不再赘述。
[0066]尽管已参照三个相移的三相115VAC电输出、用来提供±135VDC输出的多相115VAC输出以及用来提供±270VDC输出的多相230VAC输出对示例性实施例进行了描述,但是本公开不限于此具体的实施例。例如,可以在初级绕组上提供更多抽头点并且可以提供更多次级绕组,从而得到其他相移和输出电压。例如,可以在TA1和CTA之间添加抽头点,并且添加被磁耦合到初级绕组PWB或PWC的次级绕组,以提供不同的期望的输出电压和相位(优选地,但非必要地,相对于初级绕组PWB和PWC添加类似的抽头点和次级绕组)。例如,可以确定特定的期望输出电压和相位(例如,图2上的点DA1),确定DA1和相关初级绕组PWA之间的矢量,并由此确定初级绕组上的抽头点和次级绕组的磁耦合和强度。需要注意的是,根据期望的输出电压和相位,期望的结果在某些情况下可以通过一个或多个不同的矢量诸如矢量DV1 (次级绕组被电连接到初级绕组PWA上的抽头并且被磁耦合到初级绕组PWB)和矢量DV2 (次级绕组被电连接到初级绕组PWA上的不同抽头并且被磁耦合到初级绕组PWC)来实现。为实现在该电压和相位处的三相输出,随后可以确定电压相同但是相移120度的两个其它点,并且相对于相应的初级绕组使用类似位置的抽头点、次级绕组,以及磁親合。
[0067]在以上讨论的实施例中,输出电压已经低于或等于输入电压。这不是必须的,因为输出电压可以大于输入电压。例如,考虑DA2的输出电压和相位,期望的结果可通过例如但不限于矢量DV3 (次级绕组被电连接到初级绕组PWC上的抽头并且被磁耦合到初级绕组PWA)来实现。为实现在该电压和相位处的三相输出,可以接着确定电压相同但相移120度的两个其他点,并相对于初级绕组PWA和PWB使用相似位置的抽头点、次级绕组,以及磁耦入口 ο
[0068]“大约”或“大致”是相对术语,并且表明尽管两个值可能不相同,但是它们的差值使得装置或方法仍然提供表明的结果,或者使得根据所提供的输出电力和电压操作的装置没有不利地影响到其不能执行其预期目的的点。虽然已参考各种相量图示出感应电压的示例性矢量,但是可以对初级绕组上的抽头点和次级绕组的磁耦合配置进行修改。
[0069]此外,本公开包括根据下列条款的实施例:
[0070]条款1.一种多相变压器,其包括:
[0071]以德尔塔即Λ结构布置以接收三相输入电压的多个初级绕组,每个初级绕组具有中心抽头和围绕该中心抽头对称设置的多个抽头;
[0072]第一多个次级绕组对,次级绕组对的一对的第一次级绕组具有第一端和第二端,第一端被电连接到多个初级绕组的预定初级绕组的中心抽头的第一侧上的抽头,第一次级绕组被磁耦合到不同于其电连接到的预定初级绕组的多个初级绕组中的初级绕组,该对的第二次级绕组具有第一端和第二端,第一端被电连接到预定初级绕组的中心抽头的第二相对侧上的抽头,第二次级绕组被磁耦合到不同于其电连接到的预定初级绕组并且不同于第一次级绕组磁耦合到的初级绕组的初级绕组,第一多个次级绕组对中的一对的预定初级绕组不同于该第一多个次级绕组对中的任何其它对的预定初级绕组;
[0073]第二多个次级绕组对,次级绕组对中的一对的第一次级绕组具有第一端和第二端,第一端被电连接到多个初级绕组的预定初级绕组的中心抽头的第一侧上的抽头,第一次级绕组被磁耦合到不同于电连接到的预定初级绕组的多个初级绕组中的初级绕组,该对的第二次级绕组具有第一端和第二端,第一端被电连接到预定初级绕组的中心抽头的第二相对侧上的抽头,第二次级绕组被磁耦合到不同于其电连接到的预定初级绕组并且不同于第一次级绕组磁耦合到的初级绕组的初级绕组,第二多个次级绕组对中的一对的预定初级绕组不同于该第二多个次级绕组对中的任何其它对的预定初级绕组;
[0074]中心抽头共同提供第一三相输出;
[0075]第一多个次级绕组对的每对次级绕组的第一次级绕组的第二端共同提供第二三相输出;
[0076]第一多个次级绕组对的每对次级绕组的第二次级绕组的第二端共同提供第三三相输出;
[0077]中心抽头和第一多个次级绕组对的次级绕组对的第二端共同提供第一多相输出;以及
[0078]第二多个次级绕组对的次级绕组对的第二端和三相输入电压共同提供第二多相输出。
[0079]条款2.根据条款1所述的多相变压器,其中第一三相输出、第二三相输出或第三三相输出中的至少一个提供输出电压,该输出电压低于三相输入电压。
[0080]条款3.根据条款1所述的多相变压器,其中第一三相输出、第二三相输出和第三三相输出具有相同的电压幅值。
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