基于星型原边绕组移相的24脉冲航空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技术领域，特别涉及了基于星型原边绕组移相的24脉冲航 空自耦变压整流器。
【背景技术】
[0002] 在工频整流领域，多脉冲整流技术是减小网侧电流谐波含量的一种重要方法。传 统的12脉冲变压整流器，利用隔离变压器副边绕组Y型和A型不同的连接方式使两组三相 电压产生30°相移，经不控整流后，并联输出含12个脉波的直流电源，消除了输入电流中 的5、7次谐波分量。这种方案结构简单，具有较高的可靠性和过载能力，不过其变压器等效 容量较大，为输出功率的1. 03倍。采用自耦变压器代替隔离变压实现移相，如差接A式、P 型、星型绕组结构的12脉自耦整流变压器，其等效容量仅为输出功率的18%左右，可有效 减小变压整流系统的体积和重量。
[0003] 无论是隔离式还是自耦式12脉整流器，其输入电流总谐波含量（THD)达15%， 难以满足日益提高的输入电流谐波要求，如民航适航标准RTCAD0-160E和国军标 GJB181A-2003均规定交流用电设备总畸变电流的均方根值不应超过基波电流有效值的 10%。增加脉冲数可进一步降低输入谐波含量和输出脉动系数，在12脉整流器的基础上， 改变自耦变压器结构，增加一组输出电压，可实现18脉变压整流系统，然而其输入电流THD 理论值为10. 11%，仍然超出谐波标准的要求。基于差接A绕组结构的24脉冲变压整流系 统，输入电流含24阶梯波，可进一步减小输入电流THD，然而变压器每相绕组数量较多（7 组），连接较为复杂。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述【背景技术】提出的技术问题，本发明旨在提供基于星型原边绕组移相 的24脉冲航空自耦变压整流器，它的输入谐波含量低，且变压器绕组、铁芯用量较少，体积 小，重量轻。
[0005] 为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
[0006] 包括星型原边绕组移相自耦变压器和第一~第四三相整流桥，所述星型原边绕组 移相自耦变压器包括A、B、C三相，所述A、B、C三相的原边均包含一个长绕组和一个短绕组， A、B、C三相的短绕组的首端对应输入三相交流电，每一相的短绕组的末端分别连接该相长 绕组的首端，A、B、C三相长绕组的末端相互连接并作为中性点，A、B、C三相均包含4个副 边绕组，将这4个副边绕组依次定义为第一~第四副边绕组，A相的第一副边绕组的首端连 接第一三相整流桥的B相输入端，A相的第一副边绕组的末端连接B相的短绕组的首端，A 相的第二副边绕组的首端连接第四三相整流桥的C相输入端，A相的第二副边绕组的末端 连接C相的短绕组的首端，A相的第三副边绕组的首端连接第二三相整流桥的B相输入端， A相的第三副边绕组的末端连接B相长、短绕组的公共端，A相的第四副边绕组的首端连接 第三三相整流桥的C相输入端，A相的第四副边绕组的末端连接C相长、短绕组的公共端； B相的第一副边绕组的首端连接第四三相整流桥的A相输入端，B相的第一副边绕组的末 端连接A相的短绕组的首端，B相的第二副边绕组的首端连接第一三相整流桥的C相输入 端，B相的第二副边绕组的末端连接C相的短绕组的首端，B相的第三副边绕组的首端连接 第三三相整流桥的A相输入端，B相的第三副边绕组的末端连接A相长、短绕组的公共端，B 相的第四副边绕组的首端连接第二三相整流桥的C相输入端，B相的第四副边绕组的末端 连接C相长、短绕组的公共端；C相的第一副边绕组的首端连接第一三相整流桥的A相输入 端，C相的第一副边绕组的末端连接A相的短绕组的首端，C相的第二副边绕组的首端连接 第四三相整流桥的B相输入端，C相的第二副边绕组的末端连接B相的短绕组的首端，C相 的第三副边绕组的首端连接第二三相整流桥的A相输入端，C相的第三副边绕组的末端连 接A相长、短绕组的公共端，C相的第四副边绕组的首端连接第三三相整流桥的B相输入端， C相的第四副边绕组的末端连接B相长、短绕组的公共端。
[0007] 进一步地，A相的长绕组与短绕组的匝数比为1:0.073,A相的长绕组与第三副边 绕组的匝数比为1:0. 141，A相的长绕组与第四副边绕组的匝数比为1:0. 141，A相的长绕组 与第一副边绕组的匝数比为1:0. 414,A相的长绕组与第二副边绕组的匝数比为1:0. 414。
[0008] 进一步地，B相的长绕组与短绕组的匝数比为1:0.073,B相的长绕组与第三副边 绕组的匝数比为1:0. 141，B相的长绕组与第四副边绕组的匝数比为1:0. 141，B相的长绕组 与第一副边绕组的匝数比为1:0. 414,B相的长绕组与第二副边绕组的匝数比为1:0. 414。
[0009] 进一步地，C相的长绕组与短绕组的匝数比为1:0.073,C相的长绕组与第三副边 绕组的匝数比为1:0. 141，c相的长绕组与第四副边绕组的匝数比为1:0. 141，C相的长绕组 与第一副边绕组的匝数比为1:0. 414,C相的长绕组与第二副边绕组的匝数比为1:0. 414。
[0010] 进一步地，整流器还包括第一~第六平衡电抗器，所述第一三相整流桥的正输出 端经第一平衡电抗器与第三三相整流桥的正输出端连接，第一三相整流桥的负输出端经第 三平衡电抗器与第三三相整流桥发的负输出端连接，第二整流桥的正输出端经第二平衡电 抗器与第四三相整流桥的正输出端连接，第二三相整流桥的负输出端经第四平衡电抗器与 第四三相整流桥的负输出端连接，所述第五平衡电抗器的两端分别连接第一平衡电抗器的 中心抽头和第二平衡电抗器的中心抽头，所述第六平衡电抗器的两端分别连接第三平衡电 抗器的中心抽头和第四平衡电抗器的中心抽头，第五平衡电抗器的中心抽头作为整流器的 正输出端，第六平衡电抗器的中心抽头作为整流器的负输出端。
[0011] 采用上述技术方案带来的有益效果：
[0012] 与现有的星型自耦连接的18脉冲变压整流器相比，本发明每相仅增加1个绕组便 能构成24脉冲变压整流系统，并且绕组连接方式简单；输入电流含24阶梯波，总谐波含量 小于8%，满足谐波标准的要求；输出直流电压含24脉波，电压纹波系数小，省去大容量滤 波电容；变压器等效容量仅为输出功率的20%，保持了自耦变压器体积小重量轻的优势， 有助整流系统的小型化。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的结构示意图；
[0014] 图2为本发明三相绕组的电压合成示意图；
[0015] 图3为本发明通过平衡电抗器将4个整流桥并联输出的结构示意图；
[0016] 图4为本发明绕组电流合成示意图；
[0017] 图5为本发明A相绕组电流和输入电流理论波形图；
[0018] 图6为本发明A相输入电流和电压仿真波形图；
[0019] 图7为本发明A相输入电流的频谱分析图；
[0020] 图8为本发明输出电压的仿真波形图。
[0021] 标号说明：apl、bpl、cpl:A、B、C三相变压器原边长绕组，ap2、ap2、cp2 :三相变压 器原边短绕组，asl/bsl/csl、as2/bs2/cs2、as3/bs3/cs3、as4/bs4/cs4 :A、B、C三相变压器 第一~第四副边绕组，Lpl~Lp6 :第一~第六平衡电抗器，a、b、c:A、B、C三相变压器原边 短绕组的首端，N:中性点，ia、ib、ic:A、B、C三相输入电流。
【具体实施方式】
[0022] 以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
[0023] 如图1所示本发明的结构示意图，基于星型原边绕组移相的24脉冲航空自耦变压 整流器，包括星型原边绕组移相自耦变压器和第一~第四三相整流桥。所述星型原边绕组 移相自耦变压器包括A、B、C三相，每一相的原边均包括长绕组和短绕组，每一相的短绕组 末端与长绕组首端连接，其公共端构成A、B、C端，A、B、C三相的短绕组首端a、b、c对应输 入三相电流ia、ib、ic，A、B、C三相的长绕组的末端相互连接并作为中性点，见图1 ;每一相 的副边均包含四组副边绕组，副边的连接方式以A相为例说明：4个副边绕组aSl、as2、as3、 &84的首端分别引出到第一~第四三相整流桥的相应的输入端bl、c4、b2、c3,见图1 ;其中 2个绕组asl、as2的末端与A相原边的b、c端相接，另外2个绕组as3、as4的末端与前述 B、C端相接。B、C相的连接方式与A相类似，如图1所示（为了保持图1的清晰，图1省略 了星型原边绕组移相自耦变压器与第一~第四三相整流桥之间的连接线）。
[0024] 本发明要产生24脉冲，则必须使第一~第四整流桥的三相输入电压分别产生 15°移相，即81、 &2、&3、&4的相位分别差15°，13142几344的相位分别差15°