随着机载用电设备功率容量的加大，传统的不控整流电路会导致网侧电流谐波含量高，对飞机电网干扰严重。多脉冲整流器以其可靠性高、效率高、过载能力强、结构简单等显着优点，在航空领域有着广阔的应用前景。此处对DP型不对称18脉冲自耦变压整流器工作原理、自耦变压器等效容量、输入电流特性等进行详细分析，完成了额定功率25 kW样机的设计和试验。
1 引言
随着航空电子设备的发展，对电力电子变换器提出较高要求，变压整流器应保证在宽变频输入条件下，满足总谐波畸变率(THD)低，功率因数高的要求。结合GJB181-86对THD的要求，选取DP型不对称18脉冲自耦变压整流器，相较文献选用的D型不对称18脉冲自耦变压整流器而言，该变压器等效容量更小，体积和重量得以有效减小。通过对整流器工作原理、变压器等效容量、输入电流特性等进行分析，完成25 kW 18脉冲自耦变压整流器电路参数设计及试验。结果表明，DP型不对称18脉冲自耦变压整流器能有效降低输入电路谐波含量，提高系统功率因数，且自身体积和重量都均得到合理控制，具有广阔的应用前景。
2 工作原理
2．1 DP型不对称18脉冲整流技术
图1为提出的自耦变压整流器电路。
输入电压ua，ub，uc直接给主桥供电，自耦变压器通过各绕组矢量叠加，构造出两组辅三相电压uaf，ubf，ucf和ual，ubl，ucl，分别给两组辅桥供电，三组整流桥的输出并联，经LC滤波后输出到负载。所有电压矢量经整流桥并联后输出，则输出电压为任意时刻线电压的最大值，二极管按照相应的线电压矢量的切换次序选通。为减小输出电压脉动，要求各线电压矢量长度相等，且相邻角度均为20°，则两组辅相电压需满足相位超前和滞后于主相电压37°，幅值为主相电压的0．767倍。
2．2 整流器电流特性分析
不对称18脉冲自耦变压整流器DP型变压器中每个铁心柱有5个绕组，按相应的次序分别连接。对于每个铁心柱而言，以a相为例，iab1，iab2，ICa1，ibc2，iabp为流经各个绕组的电流值，ia为主整流桥的输入电流，ial，ibf为辅整流桥的输入电流，ISA为a相输入电流。另外两相的电流对应关系与之类似。
根据磁势平衡原理，可得：
由式(1)～(2)可计算得到整流器电流波形，如图2所示。
在实际电路中，由于LC滤波作用，总输入电流THD会小于此理论分析值。
2．3 变压器等效容量分析
在一个交流周期内，整流器输出电压为18脉波，所以整流器输出电压为：
由式(7)与式(12)可得：PT=0．28UdId。可知，DP型不对称18脉冲自耦变压器的等效容量为输出功率的0．28倍，采用此种自耦变压器可有效减少变压器的容量，从而减小其体积、重量。
2．4 变压器匝数关系推导
由主相电压(ua，ub，uc)和线电压(ualbt，ublcf，uclaf等)产生另外两组辅三相电压。令：
其中，每个电压均为电压有效值，通过各相电压、各线电压的有效值和相位计算可得各绕组匝比关系如下：
Nsl／Np=0．746，Ns2／Np=0．389 (14)
3 试验结果
设计了一台总功率25 kW DP型不对称18脉冲自耦变压整流器。试验电路如图1所示，输出端接300μH电感，3 300μF电容，负载选用恒流模式。图3a为a相115 V输入电压及超前、滞后电压，超前滞后角度接近理论计算值37°；图3b为额定功率下a相输入电压、电流；由图3c可见，THD随负载增加而减小，在10％额定负载至满载范围内，THD从8．6％减小到4．9％；由图3d可见，λ大于0．995，效率大于98．1％。
4 结论
选取DP型18脉冲不对称自耦变压整流器，详细分析整流器工作原理、变压器等效容量、输入电流特性等，完成电路参数设计及试验。该整流器适用于大功率、对体积重量要求严格的航空场合。
