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多脉冲变压整流器的设计与计算
作者：孙文明
来源：《科学与财富》2015年第36期
1 概述
我们国家的航空工业领域，尤其是机载的设备，对体积和重量要求特别高，为了提高飞机的可靠性、维修性，减轻飞机重量，各国都在向多电甚至全电飞机的目标发展。现代飞机电能所占比例的提高与机载设备用电量的加大使电源系统的装机容量迅速增加，而传统的低压直流系统已经不能满足飞机电源容量发展的需求。高功率密度机载多脉冲变压整流器（以下简称变压整流器）具有结构简单、可靠性高、效率高，过载能力强等显著优点，在航空领域有着广阔的应用前景。 2 变压整流器简介 2.1 原理示意图 2.2 电路原理说明
飞机上发电机发出的三相115V/200V，400Hz交流电通过专用复合材料研制的连接器传输到输入滤波单元，解决设备的电磁兼容性问题以及降低二次谐波和干扰。多脉冲变压器采用Y/YΔ接法，人为构建起两组互差30度的三相交流电，两个整流桥组合成6相整流，经过平衡电抗器，输出直流电。故障告警单元对设备的温度和风机转速进行检测和告警。 3 脉冲隔离变压器的设计计算
脉冲隔离变压器原理图如图2所示，原边采用星形连接的三相绕组，副边采用星形和三角形连接两组三相绕组。采用Y/YΔ连接方式后，可以大大减小输入电流谐波和输出电压纹波。 3.1 变压器容量计算
输出额定电压为DC28V，输出额定电流为300A。计算得出变压器的容量。 变压器总容量为：
变压器的等效容量为绕组总容量的平均值： 3.1.1 各绕组匝比计算
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3.1.2 铁芯选择
综合体积重要要求，铁芯选择 ，其窗口尺寸为32×80毫米，铁芯重量2.33KG。 3.1.3 匝数计算
忽略变压器的绕组电阻，漏磁，铁芯损耗，输入电压等于变压器原边电势即：
综合以上计算，原边星形绕组匝数取72匝，副边星形绕组匝数取8匝，三角形绕组匝数取14匝。
3.1.4 绕组设计计算
将输入电流ia波形做傅里叶分解，以其中一相为例，将电流正负两半波的中点作为时间零点，可得电流基波和各次谐波有效值分别为： 3.2 整流桥设计计算
整流桥二极管的电压应力为：
整流管的电流波形为单向宽120°矩形电流，其电流有效值为 在极端情况下：当输出短路电流大于1400A时，
选择IR公司的409DMQ135/150肖特基二极管，该管具有导通压降低，损耗小，能提高变压整流器整机效率，正向导通电流大，在短路工作时其短路电流仍旧在其额定电流之内，过载能力强。安装面和电极绝缘，简化结构的复杂性。 4 结论
本文对机载多脉冲变压整流器的各部分组件进行较为全面的分析与计算，设计结果实现了功率因数校正，提高了系统输出功率和效率，增加了可靠性，保证了系统连续工作能力，提高了维修性和保障性。移相多重化整流设计，降低了二次谐波和无功功率对机上电网的影响，减轻了干扰，并减小了输出直流电压的脉动量，平衡电抗器实现了两个整流桥的均流运行。 一体式散热器设计，结构布局紧凑，散热效果更好，减小了体积和重量，整机重量不大于8.5Kg，使其重量最小化。 参考文献
1.美国IR公司409DMQ系列肖特基整流管应用手册
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2.美国AMETEK Rotron 341JH系列风机产品规格书 3.GJB 181A-2003 飞机供电特性 4. GJB 13A-2005系统电磁兼容性要求 5. GJB 5559-2006飞机变压整流器通用规范