一种自耦变压整流器的制作方法

1.本实用新型实施例涉及机载二次电源领域，尤其涉及一种自耦变压整流器。


背景技术：

2.在航空电源领域，自耦变压整流器已经广泛应用于机载二次电源设备中。无论是ac
‑
dc
‑
ac变流系统还是ac
‑
dc
‑
dc变流系统的前级，都需要建立稳定的270v直流母线，同时，机载二次电源设备中控制系统大多需要一个小功率的直流电压。然而自耦变压整流器经整流产生的高压还需要dc/dc降压变换才能供控制系统所使用，增加了产品的复杂性；降压式自耦变压器虽能直接产生低压供制回路所使用，但自耦变压器输出的范围过宽，对后级dc/ac或dc/dc 而言，输入电压范围过宽，增加了实现的复杂度。


技术实现要素：

3.本实用新型实施例的目的在于提供一种自耦变压整流器，以提高在保证提供稳定的高压直流母线电压的同时，利用辅助绕组建立了低压直流母线，该电压可直接用于控制回路供电，降低了产品的成本和实现的复杂性。
4.为实现上述目的，本实用新型实施例提供了一种自耦变压整流器，包括：自耦变压器(1)、高压三相不控整流桥(2)、平衡电抗器(3)以及低压三相不控整流电路(4)；
5.所述自耦变压器(1)包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；
6.所述原边绕组的输入端分别与三相交流电压ua、ub和uc相连，所述第一副边绕组的输入端和所述第二副边绕组的输入端分别连接在相应的所述原边绕组上，连接于同一所述原边绕组的所述第一副边绕组的输入端和所述第二副边绕组的输入端相交于一点；
7.所述高压三相不控整流桥(2)包括第一高压三相不控整流桥和第二高压三相不控整流桥；
8.所述第一副边绕组的输出端uaf、ubf、ucf分别连接所述第一高压三相不控整流桥的输入端，所述第二副边绕组的输出端ual、ubl、ucl三相电压连接所述第二高压三相不控整流桥的输入端；
9.所述高压三相不控整流桥(2)的输出端连接所述平衡电抗器(3)的输入端；
10.所述自耦变压器(1)还包括辅助绕组，所述辅助绕组的三相电压输出端 uaa、ubb、ucc连接所述低压三相不控整流电路(4)的输入端。
11.可选的，所述原边绕组采用角形联结，所述第一副边绕组和所述第二副边绕组分别与所述原边绕组的顶点电连接，且所述第一副边绕组上的电压矢量、所述第二副边绕组上的电压矢量和所述原边绕组上的电压矢量的端点在同一直线上。
12.可选的，所述原边绕组包括绕组p1、绕组p2和绕组p3，所述绕组p1一端与所述绕组p2一端相连，所述绕组p2另一端与所述绕组p3一端相连，所述绕组p3另一端与所述绕组p1另一端相连；
13.所述第一副边绕组包括绕组s1、绕组s2和绕组s3，所述绕组s1一端与所述三相交
流电压ua相连，所述绕组s1另一端与所述第一副边绕组的输出端uaf 相连；所述绕组s2一端与所述三相交流电压ub相连，所述绕组s2另一端与所述第一副边绕组的输出端ubf相连；所述绕组s3一端与所述三相交流电压uc 相连，所述绕组s3另一端与所述第一副边绕组的输出端ucf相连；
14.所述第二副边绕组包括绕组s1’、绕组s2’和绕组s3’，所述绕组s1’一端与所述三相交流电压ua相连，所述绕组s1’另一端与所述第二副边绕组的输出端ual相连；所述绕组s2’一端与所述三相交流电压ub相连，所述绕组s2’另一端与所述第二副边绕组的输出端ubl相连；所述绕组s3’一端与所述三相交流电压uc相连，所述绕组s3’另一端与所述第二副边绕组的输出端 ucl相连；所述辅助绕组包括绕组f1、绕组f2和绕组f3，所述绕组f1与所述绕组p1同名端在同一侧，所述绕组f2与所述绕组p2同名端在同一侧，所述绕组f3与所述绕组p3同名端在同一侧。
15.可选的，所述原边绕组的三相电压分别逆时针移动15
°
形成第一副边绕组的三相电压；顺时针移动15
°
形成第二副边绕组的三相电压。
16.可选的，所述原边绕组的匝数为np，所述第一副边绕组的匝数为ns1,所述第二副边绕组的匝数为ns2，所述辅助绕组的匝数为nf，所述第一副边绕组的匝数ns1和所述第二副边绕组的匝数ns2分别与所述原边绕组的匝数np的比值均为
17.可选的，所述原边绕组、所述第一副边绕组、所述第二副边绕组与所述辅助绕组位于所述自耦变压器(1)的同一磁芯上。
18.可选的，所述第一高压三相不控整流桥、所述第二高压三相不控整流桥和所述低压三相不控整流电路(4)均采用二极管作为整流器件。
19.可选的，所述原边绕组从飞机电力系统交流电网获取三相电压；经所述自耦变压器(1)的所述第一副边绕组和所述第二副边绕组、所述高压三相不控整流桥(2)、所述平衡电抗器(3)建立飞机电力系统的高压直流母线；经所述自耦变压器(1)的辅助绕组建立机载设备使用的低压直流母线。
20.可选的，所述飞机电力系统交流电网的三相电压的电压为115
±
7v；所述高压直流母线的电压为270
±
16v；所述低压直流母线的电压为28
±
1.4v。
21.本实用新型实施例的技术方案，通过提供了一种自耦变压整流器，包括：自耦变压器、高压三相不控整流桥、平衡电抗器以及低压三相不控整流电路，在，在保证提供稳定的高压直流母线电压的同时，设置辅助绕组建立了低压直流母线，该电压可直接用于控制回路供电，降低了产品的成本和实现的复杂性。
附图说明
22.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
23.图1为本实用新型实施例提供的一种自耦变压整流器的原理图；
24.图2为本实用新型实施例提供的一种自耦变压器绕组的向量图。
具体实施方式
25.为更进一步阐述本实用新型实施例为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清除、完整地描述。
26.其次，本实用新型结合示意图进行详细描述，在详述本实用新型实施例时，为便于说明，表示装置器件结构的示意图并非按照一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本实用新型保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度以及高度的三维空间尺寸。
27.图1为本实用新型实施例提供的一种自耦变压整流器的原理图。如图1所示，本实用新型实施例提供了一种自耦变压整流器，包括：自耦变压器(1)、高压三相不控整流桥(2)、平衡电抗器(3)以及低压三相不控整流电路(4)；
28.自耦变压器(1)包括原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组；
29.原边绕组的输入端分别与三相交流电压ua、ub和uc相连，第一副边绕组的输入端和第二副边绕组的输入端分别连接在相应的原边绕组上，连接于同一原边绕组的第一副边绕组的输入端和第一副边绕组的输入端相交于一点；
30.高压三相不控整流桥(2)包括第一高压三相不控整流桥和第二高压三相不控整流桥；
31.第一副边绕组的输出端uaf、ubf、ucf分别连接第一高压三相不控整流桥的输入端，第二副边绕组的输出端ual、ubl、ucl三相电压连接第二高压三相不控整流桥的输入端；
32.高压三相不控整流桥(2)的输出端连接平衡电抗器(3)的输入端；
33.自耦变压器(1)还包括辅助绕组，辅助绕组的三相电压输出端uaa、ubb、 ucc连接低压三相不控整流电路(4)的输入端。
34.其中，第一副边绕组的输入端和第一副边绕组的输入端分别连接在相应的原边绕组上，连接于同一原边绕组的第一副边绕组的输入端和第一副边绕组的输入端相交于一点，即第一副边绕组的输入电压和第一副边绕组的输入电压幅值与三相电压ua、ub和uc相等，第一副边绕组的输出端uaf、ubf、ucf分别连接第一高压三相不控整流桥的输入端，第二副边绕组的输出端ual、ubl、 ucl三相电压连接第二高压三相不控整流桥的输入端，且第一高压三相不控整流桥和第二高压三相不控整流桥独立并联工作，可以增大输出电流；高压三相不控整流桥(1)的输出端连接平衡电抗器(3)的输入端，平衡电抗器(3)可以吸收高压三相不控整流桥(1)的输出端输出电压的瞬时电压差，从而形成脉波整流，有效减少输出电压和电流的脉动，抑制输入电流谐波。辅助绕组的三相电压输出端uaa、ubb、ucc连接低压三相不控整流电路(4)的输入端，直接输出低压直流，可直接用于控制回路供电。
35.可选的，原边绕组采用角形联结，第一副边绕组和第二副边绕组分别与原边绕组的顶点电连接，且第一副边绕组上的电压矢量、第二副边绕组上的电压矢量和原边绕组上的电压矢量的端点在同一直线上。
36.其中，采用角形联结的自耦变压器作为一种移相变压器，各个原边绕组交互联结，由于磁耦合而需要转换的能量仅仅是输出功率的很小一部分，因而可以有效减小自耦变压器的容量。
37.具体可选的，继续参考图1，原边绕组包括绕组p1、绕组p2和绕组p3，绕组p1一端与
绕组p2一端相连，绕组p2另一端与绕组p3一端相连，绕组p3 另一端与绕组p1另一端相连；
38.第一副边绕组包括绕组s1、绕组s2和绕组s3，绕组s1一端与三相交流电压ua相连，绕组s1另一端与第一副边绕组的输出端uaf相连；绕组s2一端与三相交流电压ub相连，绕组s2另一端与第一副边绕组的输出端ubf相连；绕组s3一端与三相交流电压uc相连，绕组s3另一端与第一副边绕组的输出端ucf相连；第二副边绕组包括绕组s1’、绕组s2’和绕组s3’，绕组s1’一端与三相交流电压ua相连，绕组s1’另一端与第二副边绕组的输出端ual相连；绕组s2’一端与三相交流电压ub相连，绕组s2’另一端与第二副边绕组的输出端ubl相连；绕组s3’一端与三相交流电压uc相连，绕组s3’另一端与第二副边绕组的输出端ucl相连；辅助绕组包括绕组f1、绕组f2和绕组f3，绕组f1与绕组p1同名端在同一侧，绕组f2与绕组p2同名端在同一侧，绕组 f3与绕组p3同名端在同一侧。
39.可选的，原边绕组的三相电压分别逆时针移动15
°
形成第一副边绕组的三相电压；顺时针移动15
°
形成第二副边绕组的三相电压。
40.图2为本实用新型实施例提供的一种自耦变压器绕组的向量图，如图2所示，原边绕组的三相电压中的ua分别沿矢量方向逆时针转动15
°
，产生电压偏移，得到第一副边绕组的三相电压中的uaf、沿矢量方向顺时针转动15
°
，产生电压偏移，得到第一副边绕组的三相电压中的ual；原边绕组的三相电压中的ub分别沿矢量方向逆时针转动15
°
，产生电压偏移，得到第一副边绕组的三相电压中的ubf、沿矢量方向顺时针转动15
°
，产生电压偏移，得到第一副边绕组的三相电压中的ubl；原边绕组的三相电压中的uc分别沿矢量方向逆时针转动15
°
，产生电压偏移，得到第一副边绕组的三相电压中的ucf、沿矢量方向顺时针转动15
°
，产生电压偏移，得到第一副边绕组的三相电压中的ucl；仅使用原边绕组组成输出的第一副边绕组和第二副边绕组，使得自耦变压器绕组结构简单。
41.可选的，原边绕组的匝数为np，第一副边绕组的匝数为ns1,第二副边绕组的匝数为ns2，辅助绕组的匝数为nf，第一副边绕组的匝数ns1和第二副边绕组的匝数ns2分别与原边绕组的匝数np的比值均为
42.其中，原边绕组的三相电压在矢量方向上分别与第一副边绕组的三相电压、第二副边绕组的三相电压呈15
°
夹角的电压偏移，进而相对应第一副边绕组的匝数ns1和第二副边绕组的匝数ns2分别与原边绕组的匝数np的比值均为
43.可选的，原边绕组、第一副边绕组、第二副边绕组与辅助绕组位于自耦变压器(1)的同一磁芯上。
44.其中，原边绕组与第一副边绕组、第二副边绕组可以直接串联，原、副边线圈通过电磁感应，实现自行耦合，产生电压。
45.可选的，第一高压三相不控整流桥、第二高压三相不控整流桥和低压三相不控整流电路(4)均采用二极管作为整流器件。
46.其中，第一高压三相不控整流桥、第二高压三相不控整流桥和低压三相不控整流电路均是由六个功率二极管构成的桥式不控整流电路，因而控制系统简单，实现难度低；第一高压三相不控整流桥、第二高压三相不控整流桥通过平衡电抗器(3)内电感的作用，实现独立并联工作，可以增大输出电流，减小直流纹波；同时第一高压三相不控整流桥、第二高
压三相不控整流桥产生的特定次谐波可以相互抵消，在一定程度上可以起到抑制电流谐波、提高功率因数的作用。
47.可选的，原边绕组从飞机电力系统交流电网获取三相电压；经自耦变压器 (1)的第一副边绕组和第二副边绕组、高压三相不控整流桥(2)、平衡电抗器 (3)建立飞机电力系统的高压直流母线；经自耦变压器(1)的辅助绕组建立机载设备使用的低压直流母线。
48.可选的，飞机电力系统交流电网的三相电压的电压为115
±
7v；高压直流母线的电压为270
±
16v；低压直流母线的电压为28
±
1.4v。
49.示例性的，若原边绕组从飞机电力系统交流电网获取三相电压，电压为115v, 频率为400hz，经自耦变压器(1)的第一副边绕组和第二副边绕组、高压三相不控整流桥(2)、平衡电抗器(3)，可输出高压直流母线的电压为270v；经自耦变压器(1)的辅助绕组，可输出低压直流母线的电压为28v，并非对本实用新型实施例的限定。
50.本实施例通过提供一种自耦变压整流器，自耦变压器中原边绕组、第一副边绕组和第二副边绕组相互联结，与高压三相不控整流桥、平衡电抗器形成飞机电力系统的高压直流母线；在自耦变压器设置辅助绕组建立可直供机载设备使用的低压直流母线，构成能够输出高压功率电源和低压控制电源两种直流电压等级的自耦变压整流器，有效降低了产品的成本和实现的复杂性。
51.注意，上述仅为本实用新型的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本实用新型不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本实用新型进行了较为详细的说明，但是本实用新型不仅仅限于以上实施例，在不脱离本实用新型构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本实用新型的范围由所附的权利要求范围决定。