[发明专利]对称升压和降压自耦变压器德尔塔拓扑结构

说明书

本发明涉及对称升压和降压自耦变压器德尔塔拓扑结构。本发明公开了多相自耦变压器(10)。该示例性变压器包括初级绕组(PWA、PWB、PWC)和次级绕组(SWA1‑SWA4、SWB1‑SWB4、SWC1‑SWC4)。初级绕组以德尔塔结构连接并且被连接到三相输入电压源。每个次级绕组被电连接到初级绕组但是被磁耦合到不同的初级绕组。三组次级绕组提供三个三相输出(350A、350B、350C)，每个三相输出具有小于三相输入电压的电压，每组的三相输出相对于其它组被相移。这三组也共同提供多相输出(325)。另一组次级绕组与输入电压结合提供另一多相相位输出(360)，其具有与三相输入电压大致相同的电压。

背景技术

在许多应用中，特别是在船上和飞机应用中，高电直流(DC)电源用于给电动机控制器供电。通常，在船舶或飞机中生成230VAC(RMS电压)的三相交流(AC)电压。所生成的AC电压被施加到自耦变压器整流器单元(ATRU)并且被整流以产生±270VDC的电压。来自ATRU的整流DC电压接着用于给电动机控制器供电。然而，其他船上和飞机应用可能要求不同的DC输出电压。例如，在现代飞机中，不同区域中的电动机控制器要求多个不同的电压等级。较高的电压可在受控压力区域使用，以便减小馈电电缆的大小；而较低的电压优选使用在非受控的压力区域，以便降低电晕的风险，特别是在更高的高度下。此外，还有其他应用要求AC电压。

在一些电力系统配置中，使用单独的电源和变压器向这些不同应用中的每个提供电力增加了整个系统的尺寸、成本、重量以及冷却需求，这在飞机应用中尤其是不期望的。一些电源和变压器的放置限制冷却为空气冷却。另外，简单地把所有的各种电源和变压器放置在单一区域或隔室不会明显地减小整个系统的尺寸、成本、重量或冷却要求。

发明内容

本概述提供了对多相变压器和使用该多相变压器的电源的综合描述，如在以下详细描述中进一步所描述的。本概述并不旨在并且不可以被用于限制所要求保护的主题的范围。

多相变压器具有初级绕组和多组次级绕组。初级绕组被布置成德尔塔即△(delta)结点构以接收三相输入电压，每个初级绕组具有中间抽头和围绕该中心抽头对称设置的多个抽头。

在一个实施例中，第一组次级绕组对优选地具有三对。一对次级绕组被电连接到对称地位于初级绕组的中心抽头的相对侧的抽头。对中的每个绕组也被磁耦合到不同于其被电连接到的初级绕组的预定初级绕组。对中的每个次级绕组具有连接到初级绕组上的抽头的第一端和用来提供输出的第二端。

在一个实施例中，第二组次级绕组对也优选地具有三对。一对次级绕组被电连接到对称地位于初级绕组的中心抽头的相对侧的抽头。对中的每个绕组也被磁耦合到不同于其被电连接到的初级绕组的预定初级绕组。对的每个次级绕组具有连接到初级绕组上的抽头的第一端和用来提供输出的第二端。该第二组的次级绕组相较于第一组的次级绕组对被连接到不同的抽头。

在一个实施例中，中心抽头共同提供第一三相输出，第一组的每对次级绕组的第一绕组的第二端共同提供第二三相输出，并且第一多个次级绕组的每对第二绕组的第二端共同提供第三三相输出。

在一个实施例中，中心抽头和第一组次级绕组对的第二端共同提供第一多相输出。

在一个实施例中，第二组次级绕组对的第二端与AC输入电压一起提供第二多相输出。

在一个实施例中，第一、第二和第三三相输出电压和第一多相输出电压中的每个是输入电压的约二分之一，并且第二多相输出电压与输入电压大约相同。

还公开了一种电源，诸如用于但不一定必须用于使用多相变压器的船舶或飞机。在一个实施例中，第一多相输出被提供给第一18脉冲整流器，以提供第一DC输出电压，并且第二多相输出被提供给另一18脉冲整流器，以提供第二DC输出电压，第二DC输出电压优选高于第一DC输出电压。因此，该单个电源可以代替以前使用的各种电源和变压器，减小整体尺寸，降低整体成本，减小整体重量，并允许系统的液体冷却。