[发明专利]一种基于三相自饱和电抗器的电源变换电路

说明书

本发明公开的一种基于三相自饱和电抗器的电源变换电路，包括发电机、变压器、电抗器、二极管上半桥、二极管下半桥、滤波电路采用三相自饱和电抗器的可控饱和特性替代传统功率半导体器件(MOSFET、IGBT等)，在1.5倍/2倍过载工况下，由于三相自饱和电抗器本身是磁性材料和金属材料(绕组线圈)，其耐大电流耐高温特性相当优越，不存在烧坏风险，十分可靠；反馈控制电路采用全模拟电路，控制电路简单可靠，抗干扰能力强，功率电路相比不存在高频开关工况，大大减小了电磁干扰，整机的EMI性能大幅提升，整机使用的元器件均为普通元器件，成本较低，完全可以满足军用国产化需求。

技术领域

本发明涉及一种基于三相自饱和电抗器的电源变换电路。

背景技术

大型航空无人机的电源系统包括一次电源和二次电源，一次电源为交流永磁同步发电机，二次电源为交流变直流的电源变换器。交流永磁同步发电机产生的是三相交流电，然而飞机上有许多直流用电设备，因此作为二次电源的电源变换器将起到关键作用。目前大型航空无人机发电机电源变换器通常采用两种方案实现：

(1)方案一：采用三相不可控整流+DC/DC变换器的两级方案，该方案前级采用三相不可控整流将发电机发出三相交流电整流成脉动直流，后级通过斩波控制，调节开关管导通占空比实现直流稳压输出；

(2)方案二：采用三相PWM整流方案，该方案为一级AC/DC 电路拓扑，通过采集发电机输出三相电压电流值和相位以及输出电压值，采用SVPWM矢量控制策略，实现发电机高功率因素发电和直流稳压输出。

方案一的主要缺点在于大功率DC/DC变换器采用的功率器件 MOSFET开关管的电流应力有限，在航空28V供电体制下，输出1.5 倍/2倍过载的大功率大电流应用场合单只开关管的过电流能力无法覆盖应用需求，虽然可以通过并联开关管达到目的，但在过载瞬间，可能存在并联开关管开关速度以及阻抗不均匀导致烧毁开关管的风险，降低了可靠性。另外，大功率DC/DC变换器高频的开关控制带来严重的电磁干扰，加大了整机EMI设计的难度；

方案二的主要缺点在于三相PWM整流器采用功率器件IGBT开关管同样电流应力有限，在大功率1.5倍/2倍过载应用场合可靠性降低。另外电源变换器采用全数字控制，电路复杂器件较多，整机对电磁兼容设计要求极高，设计难度以及产品成本大幅提升，而且无法实现国产化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于三相自饱和电抗器的电源变换电路。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种基于三相自饱和电抗器的电源变换电路，包括发电机、变压器、电抗器、二极管上半桥、二极管下半桥、滤波电路、采样电路、负载，所述发电机与变压器输入端连接，变压器输出端与电抗器连接，二极管上半桥输入端、输出端分别与电抗器输出端、滤波电路连接，二极管下半桥输出端与电抗器输入端、滤波电路分别连接，滤波电路、采样电路、负载并联。

所述变压器是三相变压器，且三相变压器采用Δ/Y接法，三相变压器输入端的三相分别与发电机的A相、B相、C相连接，输出三相电压Ea、Eb、Ec到电抗器。

所述电抗器是三相自饱和电抗器，且三相自饱和电抗器包括可控自饱和电抗器T1～T6，可控自饱和电抗器T1～T6相同且每个可控自饱和电抗器包括铁芯与绕组，绕组包括控制绕组、工作绕组，T1工作绕组的同名端与T2工作绕组的异名端连接，T3工作绕组的同名端与T4 工作绕组的异名端连接，T5工作绕组的同名端与T6工作绕组的异名端连接，T5控制绕组的同名端与T3控制绕组的异名端连接，按T3、 T1、T2、T4、T6的顺序将控制绕组的同异名端依次连接；

三相变压器输出的三相电压Ea、Eb、Ec分别输入到T1工作绕组同名端与T2工作绕组异名端之间的节点、T3工作绕组同名端与T4工作绕组异名端之间的节点、T5工作绕组同名端与T6工作绕组异名端之间的节点。