[发明专利]三相变九相升压降压自耦移相变压器

说明书

本发明提供了一种三相变九相升压降压自耦移相变压器设计方案，二次侧绕组依次位移20°电气角度。二次侧绕组与20°绕组关于其20°绕组轴线对称，因此电压向量与电压向量关于电压向量对称。此方案具有二次侧三组绕组的（，0，）附加绕组匝数更少、对称性更好、合成磁势更接近正弦波的优势。一次绕组侧的电流低次谐波削弱效果好。由于采用自耦结构的移相变压器，其设计容量只有隔离结构移相变压器的10%左右，这样可以大大降低制造成本。

技术领域

本发明涉及AC变DC的功率变换器，具体涉及AC变DC的功率变换器中的三相变九相升压及降压自耦移相变压器。

背景技术

随着整流功率等级的提升，多脉波整流电路已经广泛应用于电力电子、电机驱动、飞机变流系统、高压直流输电等领域。高频PWM整流虽然可以使输入电流接近正弦波，但成本高，开关损耗大，效率不高，限制了PWM整流在大功率场合的应用。以移相变压器加不控整流技术为代表的多脉波整流技术能够有效地减小输入侧谐波电流，并且具有效率高，过载能力强等优点，得到广泛研究。

隔离结构的移相变压器的一次侧有一个绕组，二次侧设计有三个绕组而且它们的线电压相等则二次侧的绕组之间彼此相移20°，即它的二次侧第二绕组电压相量与一次绕组电压相量同相位，二次侧第一绕组电压相量超前第二绕组电压相量20°二次侧第三绕组电压相量滞后第二绕组电压相量20°。这三个绕组的输出整流电路可以串联（或并联）后接直流负载。采用这种三重化联结不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时也可以减少直流输出电压（或电流）纹波幅值。传统多脉波整流技术以上述隔离式移相变压器为基础，通过对二次侧多重化，达到多脉波目的，尤其是18脉波整流电路已经应用到工业生产中 ⁹，但是其等效容量为输出功率的1.03倍，这造成整流电路体积过于庞大，不利于设备小型化轻量化。对于一些一次二次绕组额定电压值相近的自耦结构的移相变压器，其设计容量只有隔离结构移相变压器的10%左右，从而可以大大降低制造成本。

就三相变九相升压、降压自耦移相变压器设计方案，应该尽量达到隔离结构三重化联结绕组的要求：三个二次绕组的线电压相等，在设计上让相位依次相差20°电气角度；二次侧—20°绕组与20°绕组关于其绕组轴线对称，这样它一次绕组侧的电流低次谐波就会大大地削弱，可以接近隔离移相变三重化联结的效果。例如美国专利2011/0051480A1 ,如图1所示，虽然三个二次绕组在设计上依次相差20°电气角度，每个铁芯柱有六个线圈，但二次侧第一自耦绕组A（B,C）相部分与第三自耦绕组A（B,C）相部分关于第二绕组A（B,C）相的轴线在实际应用中并不严格对称，导致实际应用中一次绕组侧的电流低次谐波削弱效果也不好。

发明内容

本发明首先提供一种三相变九相降压自耦移相变压器设计方案，包括有三个铁芯柱（A₁、B₁、C₁），其特征在于：