CN103582997A - Ac/dc功率转换系统及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种功率转换器具有变压器，变压器具有三个初级绕组和三个次级绕组，三个初级绕组被配置用于在三角形配置中接收三相交变电流（AC）输入信号的相应相，每个次级绕组拆分成两个部分，其中这些部分在正六角形中耦合在一起。功率转换器包括整流器，整流器具有耦合于次级绕组的抽头与功率转换器的正输出之间的第一整流器路径和耦合于次级绕组的抽头与负输出之间的第二整流器路径。次级绕组之一可以相对于其它次级绕组反转。可以拆分初级绕组而对应次级绕组夹在初级的部分之间。路径之一可以具有与另一路径不同的电感。

Description

AC/DC功率转换系统及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请按照35U.S.C119(e)要求对通过引用而完全结合于此、于2011年2月24日提交的第61/464,000号美国临时专利申请的优先权。
技术领域
本公开内容主要地涉及用于将交变电流（AC）转换成直流（DC）的系统、方法和产品、比如AC/DC转换器，这些AC/DC转换器包括具有初级和次级绕组的变压器以及整流器。
背景技术
AC/DC转换器常用来将交变电流源转换成直流电源。AC/DC转换器、比如在航空电子中使用的AC/DC转换器通常包括变压器和整流器。在许多应用中，变压器将具有第一电压电平的第一AC信号转换成具有第二电压电平的第二AC信号，并且整流器将第二AC信号转换成DC信号。
变压器通常包括导电材料（比如接线）的至少两个绕组。绕组被间隔在一起充分近，使得流过一个绕组的电流将在它连接到负载时感应电流以在另一绕组中流动。驱动电流经过的绕组通常称为初级绕组，而其中感应电流的绕组通常称为次级绕组。变压器也可以包括芯、例如在绕组之间延伸的磁或者铁芯。
整流器通常包括被配置用于将AC信号转换成DC信号的多个二极管或者闸流管。例如，全桥整流器可以用来将AC信号转换成DC信号。附加设备可以用来提供功率调控、比如相间变压器、平衡电感器、相间电抗器、滤波器等。
在许多应用中，变压器尺寸和/或重量在实现实用和/或商业上成功的设备时是重要因素。例如，用于在航空电子中使用的功率转换器通常必须轻量级并且可能需要占用小体积。然而，这样的应用通常需要高性能、比如高电流、低噪声功率转换。许多应用可以附加地或者备选地需要低成本功率转换器。成本可以取决于包括材料类型、材料数量和/或制造复杂性的多个因素以及其它因素。
发明内容
在一实施例中，一种功率转换器，包括：变压器，变压器具有：三个初级绕组，被配置用于在三角形配置中接收三相交变电流（AC）输入信号的相应相；以及三个次级绕组，每个次级绕组拆分成两个部分，次级绕组的部分一起耦合成封闭正六角形而每个次级绕组的每个部分具有至少两个抽头并且抽头分布于封闭正六角形上的规则角度处；第一整流路径，耦合于次级绕组的抽头与功率转换器的正输出之间并且具有电感；以及第二整流路径，耦合于次级绕组的抽头与功率转换器的负输出之间并且具有与第一整流路径的电感不同的电感。在一实施例中，次级绕组之一具有与其它次级绕组的极性相反的极性。在一实施例中，初级绕组中的一个初级绕组具有其它初级绕组相反的极性，并且与该一个初级绕组对应的次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。在一实施例中，该一个初级绕组和对应次级具有相同极性。在一实施例中，每个初级绕组拆分成两个部分，并且每个次级绕组夹在对应初级绕组的两个部分之间。在一实施例中，第一整流路径包括12个整流器，每个整流器通过具有第一电感的相应耦合来耦合到次级绕组的相应抽头，并且第二整流路径包括12个整流器，每个整流器通过具有与第一电感不同的第二电感的相应耦合来耦合到次级绕组的相应抽头。在一实施例中，第一整流路径的耦合具有与第二整流路径的耦合的长度不同的长度。在一实施例中，第一整流路径的耦合各自包括电感器。在一实施例中，第一整流路径包括：第一多个整流器，具有耦合在一起的阴极；电感器，耦合于第一多个整流器的阴极与正输出之间；第二多个整流器，具有耦合在一起的阴极；以及电感器，耦合于第二多个整流器的阴极与正输出之间。在一实施例中，第一整流路径包括引线，引线具有第二整流路径的对应引线的长度不同的长度。在一实施例中，第一整流路径的电感是第二整流路径的电感的至少五倍。在一实施例中，次级绕组的抽头在正六角形上的基本上相同中心角度处分布。在一实施例中，次级绕组的一个部分上的两个抽头在次级绕组的部分的相邻匝上。在一实施例中，变压器包括三个基本上相同线圈，每个线圈包括初级绕组之一和对应次级绕组。在一实施例中，变压器包括变压器芯，并且线圈缠绕于变压器芯上。在一实施例中，线圈在彼此旁边定位于行中，并且中心线圈具有与其它线圈的极性不同的极性。
在一实施例中，一种方法，包括：在差动配置中将变压器的三个初级绕组耦合在一起以接收三相交变电流的相应相；将变压器的三个次级绕组的拆分部分一起耦合成正六角形配置；提供在次级绕组上的规则角度处分布的多个抽头，每个拆分次级绕组部分具有至少两个抽头；在多个抽头与正输出之间形成第一整流路径，第一整流路径具有电感；并且在多个抽头与负输出之间形成第二整流路径，第二整流路径具有与第一整流路径的电感不同的电感。在一实施例中，变压器包括第一、第二和第三线圈，并且该方法包括：将第一、第二和第三线圈一起定位于行中而第二线圈分离第一和第三线圈，第二线圈的次级绕组具有与第一线圈和第三线圈的次级绕组的极性不同的极性。在一实施例中，初级绕组拆分成第一和第二初级部分，并且每个次级绕组的部分夹在相应初级绕组的第一和第二初级部分之间。在一实施例中，第一整流路径的电感是第二整流路径的电感的至少五倍。
在一实施例中，一种功率转换器，包括：用于将三相交变电流（AC）功率信号转换成多相AC功率信号的装置；用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置；用于对多相AC功率信号进行整流的第二装置；用于耦合的第一装置，用于将用于转换的装置耦合到用于整流的第一装置并且将用于整流的第一装置耦合到功率转换器的第一输出；以及用于耦合的第二装置，用于将用于转换的装置耦合到用于整流的第二装置并且将用于整流的第二装置耦合到功率转换器的第二输出，其中用于耦合的第一装置具有与第二用于耦合的装置的电感不同的电感。在一实施例中，用于转换的装置包括变压器，变压器具有：包括三个初级绕组的初级，三个初级绕组被配置用于在三角形配置中耦合到AC功率信号的相应相；以及包括三个次级绕组的次级，每个次级绕组对应于相应初级绕组并且拆分成两个部分，其中次级绕组的部分一起耦合成封闭六角形，并且次级绕组的每个部分包括至少两个抽头。在一实施例中，次级绕组中的两个次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。在一实施例中，初级绕组之一具有与其它初级绕组相反的极性，并且对应次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。在一实施例中，初级绕组各自拆分成两个部分，并且对应次级绕组的两个部分夹在对应初级绕组的两个部分之间。在一实施例中，用于耦合的第一装置包括耦合于用于整流的第一装置与用于转换的装置之间的电感器。在一实施例中，用于耦合的第一装置包括耦合于用于整流的第一装置与功率转换器的第一输出之间的电感器。在一实施例中，用于转换的装置被配置用于将三相交变电流（AC）功率信号转换成十二相AC功率信号，并且功率转换器被配置用于提供二十四脉冲直流电压。在一实施例中，用于耦合的第一装置的电感是用于耦合的第二装置的电感的至少五倍。
在一实施例中，一种功率转换器，包括：用于将三相交变电流（AC）功率信号转换成十二相AC功率信号的装置；用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置，耦合到用于转换的装置；以及用于对多相AC功率信号进行整流的第二装置，耦合到用于转换的装置和用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置。在一实施例中，用于转换的装置包括变压器，变压器具有：包括三个初级绕组的初级，三个初级绕组被配置用于在三角形或者差动配置中耦合到AC功率信号的相应相；以及包括三个次级绕组的次级，每个次级绕组对应于相应初级绕组并且拆分成两个部分，其中次级绕组的部分一起耦合成封闭六角形，并且次级绕组的每个部分包括两个抽头。在一实施例中，初级绕组中的一个初级绕组具有与其它初级绕组相反的极性，并且对应次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。在一实施例中，该一个初级绕组和对应次级绕组具有相同极性。在一实施例中，初级绕组各自拆分成两个部分。在一实施例中，每个次级绕组的两个部分夹在对应初级绕组的两个部分之间。在一实施例中，用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置通过第一整流路径耦合于用于转换的装置与转换器的输出之间，并且用于整流的第二装置通过第二整流路径耦合于用于转换的装置与转换器的输出之间，其中其中第一整流路径具有与第二整流路径的电感不同的电感。在一实施例中，第一整流路径包括耦合于用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置与用于转换的装置之间的电感器。在一实施例中，第一整流路径包括耦合于用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置与用于转换的装置之间的多个电感器。在一实施例中，第一整流路径包括耦合于用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置与功率转换器的输出之间的电感器。在一实施例中，用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置包括第一和第二支路，并且第一整流路径包括耦合于第一支路与功率转换器的输出之间的第一电感器和耦合于第二支路与功率转换器的输出之间的第二电感器。在一实施例中，第一整流路径包括引线，引线具有与第二整流路径的对应引线的长度不同的长度。在一实施例中，电感器包括接线长度。在一实施例中，第一电感路径的电感是第二整流路径的电感的至少五倍。在一实施例中，功率转换器在整流路径中未运用相间变压器。在一实施例中，功率转换器在AC电源与用于转换的装置之间未运用输入电感器。
在一实施例中，一种功率转换器，包括：变压器，变压器具有：三个初级绕组，被配置用于在三角形配置中接收三相交变电流（AC）输入信号的相应相；以及三个次级绕组，每个次级绕组拆分成两个部分，其中部分一起耦合成封闭正六角形，每个次级的每个部分具有至少两个抽头，并且抽头分布于正六角形上基本上相同中心角度处；第一整流器支路，耦合于次级绕组的抽头与功率转换器的正输出之间；以及第二整流器支路，耦合于次级绕组的抽头与功率转换器的负输出之间。在一实施例中，初级绕组中的一个初级绕组具有与其它初级绕组相反的极性，并且与该一个初级绕组对应的次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。在一实施例中，该一个初级绕组和对应次级具有相同极性。在一实施例中，初级绕组拆分成两个部分。在一实施例中，每个次级绕组夹在对应初级绕组的两个部分之间。在一实施例中，第一整流器支路具有与第二整流器支路的电感不同的电感。在一实施例中，第一整流器支路包括12个整流器，每个整流器通过具有第一电感的相应耦合来耦合到次级绕组的相应抽头；并且第二整流器支路包括12个整流器，每个整流器通过具有与第一电感不同的第二电感的相应耦合来耦合到次级绕组的相应抽头。在一实施例中，第一整流器支路的耦合具有与第二整流器支路的耦合的长度不同的长度。在一实施例中，第一整流器支路的耦合各自包括电感器。在一实施例中，第一整流器支路包括：第一多个整流器，具有耦合在一起的阴极；电感器，耦合于第一多个整流器的阴极与正输出之间；第二多个整流器，具有耦合在一起的阴极；以及电感器，耦合于第二多个整流器的阴极与正输出之间。在一实施例中，第一整流器支路包括引线，引线具有与第二整流器支路的对应引线的长度不同的长度。在一实施例中，第一整流器支路的电感是第二整流器支路的电感的至少五倍。在一实施例中，功率转换器在次级绕组与功率转换器的输出之间未运用相间变压器。
在一实施例中，一种变压器，包括：包括三个初级绕组的初级，被配置用于在三角形或者差动配置中耦合到AC功率信号的相应相；包括三个次级绕组的次级，每个次级绕组对应于相应初级绕组并且拆分成两个部分，其中次级绕组的部分一起耦合成封闭六角形，并且次级绕组的每个部分包括两个抽头。在一实施例中，初级绕组中的一个初级绕组具有与其它初级绕组相反的极性，并且对应次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。在一个实施例中，该一个初级绕组和对应次级具有相同极性。在一实施例中，初级绕组各自拆分成两个部分。在一实施例中，每个次级绕组的两个部分夹在对应初级绕组的两个部分之间。在一实施例中，封闭六角形是封闭正六角形，并且抽头分布于封闭正六角形上的基本相同的中心角度。在一实施例中，次级绕组的一个部分上的两个抽头在次级绕组的部分的相邻匝上。在一实施例中，变压器包括三个相同线圈，每个线圈包括初级绕组中的一个初级绕组和对应次级绕组。在一实施例中，变压器还包括变压器芯，其中芯缠绕于变压器芯上。在一实施例中，线圈在彼此旁边定位于行中，并且行中的中心线圈具有与其它线圈的极性不同的极性。在一实施例中，功率转换器包括如这里描述的变压器。
在一实施例中，一种方法，包括：形成第一线圈，第一线圈具有初级绕组以及拆分成第一和第二部分的次级绕组；形成第二线圈，第二线圈具有初级绕组以及拆分成第一和第二部分的次级绕组；形成第三线圈，第三线圈具有初级绕组以及拆分成第一和第二部分的次级绕组；在差动配置中将第一、第二和第三线圈的初级绕组耦合在一起；并且在正六角形配置中将次级绕组的部分耦合在一起。在一实施例中，该方法还包括：将第一、第二和第三线圈一起定位于行中而第二线圈分离第一和第三线圈。在一实施例中，该方法还包括：形成具有与第一线圈和第二线圈的极性不同的极性的第二线圈。在一实施例中，线圈的初级绕组拆分成第一和第二初级部分，并且次级绕组的部分夹在相应绕组的初级部分之间。在一实施例中，该方法还包括：在次级绕组上在规则角度处提供多个抽头；形成第一整流路径；形成第二整流路径；并且将抽头耦合到第一和第二整流路径。在一实施例中，第一整流路径具有与第二整流路径的电感不同的电感。在一实施例中，第一整流路径的电感是第二整流路径的电感的至少五倍。
附图说明
在附图中，除非上下文另外指示，相同标号标识相似单元或者动作。附图中的单元的尺寸和相对位置未必按比例绘制。例如，可以未按比例绘制各种单元的形状和角度，并且可以扩大和定位这些单元中的一些单元以提高附图可读性。另外，如绘制的单元的特定形状未旨在于传达关于特定单元的实际形状的任何信息并且已经仅被选择用于在附图中易于识别。
图1是功率转换器的示意表示。
图1A是航空功率系统的示意表示。
图2是功率转换器的示意表示。
图3是功率转换器的示意表示。
图4是功率转换器的示意表示。
图5是三角形-六角形功率转换器的一实施例的示意表示。
图6是三角形-六角形功率转换器的一实施例的示意表示。
图7是三角形-六角形功率转换器的一实施例的示意表示。
图8是变压器的一实施例的示意表示。
图9是变压器的一实施例的俯视图。
图10是三角形-六角形功率转换器的一实施例的前视图。
图11是图10的三角形-六角形功率转换器的实施例的第一侧视图。
图12是图10的三角形-六角形功率转换器的实施例的第二侧视图。
图13是三角形-六角形功率转换器的一实施例的等距图。
图14是6脉冲功率转换器的一实施例的DC输出中的脉动的图形表示。
图15是6脉冲功率转换器的一实施例的输入电流的图形表示。
图16是12脉冲功率转换器的一实施例的DC输出中的脉动的图形表示。
图17是12脉冲功率转换器的一实施例的输入电流的图形表示。
图18是24脉冲功率转换器的一实施例的DC输出中的脉动的图形表示。
图19是24脉冲功率转换器的一实施例的输入电流的图形表示。
具体实施方式
在以下描述中，阐述某些具体细节以便提供各种公开的实施例的透彻理解。然而，本领域技术人员将认识到无这些具体细节中的一个或者多个具体细节或者用其它方法、部件、材料等仍然可以实现实施例。在其它实例中，尚未具体示出或者描述与功率转换器、变压器、运用变压器的电路在制造功率转换器和变压器时有用的机器关联的公知结构以免不必要地模糊实施例的描述。
除非上下文另外要求，贯穿所附说明书和权利要求，将在开放包含意义上解释字眼“包括”及其变化、也就是说“包括但不限于”。
贯穿说明书对“一个实施例”或者“一实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包含于至少一个实施例中。因此，在贯穿说明书的各处出现短语“一个实施例”或者“一实施例”未必都指代相同实施例。另外，可以在一个或者多个实施例中以任何适当方式组合特定特征、结构或者特性。
如在本说明书和所附权利要求中所用，除非上下文另外指示，单数形式“一（个）”和“该”包括复数引用。也应当注意，除非上下文另外指示，一般在包括“和/或”的意义上运用术语“或者”。
这里提供的标题和公开内容摘要仅为了方便而未解释实施例的范围或者含义。
图1是被配置用于将三相AC输入转换成DC输出的示例功率转换器100的构建块的示意表示。功率转换器100包括三相到n相变压器102和n脉冲整流器104。
变压器102被配置用于接收三相输入信号106并且包括三相初级108和n相次级110。变压器102被配置用于提供n相AC信号112。整流器104包括多个支路114，这些支路耦合到n相AC信号112的相应输出。如图所示，每个支路包括两个二极管116。可以运用其它整流设备、比如闸流管等。整流器104产生DC输出118。
更高脉冲整流一般提供DC输出上的更低脉动以及更低AC输入电流失真、并且因此一般为功率转换器产生更高功率质量。一般而言，6脉冲转换器拓扑可以视为可被接受用于在额定值少于35VA的航空电子设备中使用。12脉冲转换器拓扑一般可被接受用于大量航天应用。24脉冲拓扑通常用于更高功率设备或者在希望或者指定更高功率质量时加以使用。
航空电子应用可以通常运用变压器/整流器单元、比如图1的功率转换器100以将三相AC电源、比如在固定频率、比如400Hz操作的115伏特AC电源、115伏特AC360Hz到800Hz可变频率电源、230伏特AC360Hz到800Hz可变频率电源等转换成DC电源、比如28伏特DC电源等。向功率转换器呈现的负载可以通常在100安培与400安培之间。用于在航空电子中使用的功率转换器的典型功能可以包括供应短期过载以清理下游故障、提供在飞行器AC电源与DC电源之间的电隔离、调控功率以在功率转换器的AC和DC侧上提供可接受功率质量用于飞行器功率系统和电负载的恰当工作、自监视和报告故障等。功率转换器、比如图1的功率转换器可以运用于其它应用中并且被配置用于提供其它功能。变压器/整流器功率转换器可以运用对附加设备、比如相间变压器、平衡电感器、相间电抗器、滤波器等进行使用的拓扑以便提供希望的功能、比如可接受功率质量。
图1A是示例飞行器功率系统150的功能框图。如图所示，飞行器引擎或者涡轮152被配置用于驱动发电机154。发电机154被配置用于向功率转换器156、比如图1中所示功率转换器100提供AC功率信号。通常，在飞机上生成的功率是在400Hz或者可变频率的115伏特AC功率。可以运用其它电压电平和频率。功率转换器156耦合到DC总线158并且被配置用于向DC总线158提供DC功率信号。一个或者多个负载160、比如包括关键飞行设备的飞行设备可以耦合到DC总线158并且被配置用于从DC总线158汲取功率。通常，飞行设备可以使用28伏特DC功率来操作。可以运用其它输出电压电平。
图2是运用变压器/整流器拓扑的示例功率转换器200的电示意图。功率转换器包括变压器210，该变压器具有Y形或者星形配置的初级208、Y形配置的第一次级212和三角形或者差动配置的第二次级214。功率转换器200可以例如使用于航天应用中。功率转换器200包括被配置用于接收3相AC功率信号、例如115伏特AC信号的输入202。输入202耦合到用于每个相输入的相应滤波器电感器204，该滤波器电感器被配置用于衰减整流器级206生成的EMI排放。
滤波器电感器204的输出耦合到变压器210的初级208的相应绕组，该初级具有Y形配置的三个绕组。第一次级212具有Y形配置的三个绕组，并且第二次级214具有三角形配置的三个绕组。
整流级206包括耦合到第一次级212的绕组的第一全波整流桥接器216、耦合到第二次级214的绕组的第二全波整流桥接器218和相间变压器IPT222。次级变压器绕组中的电压相对于彼此被移位30度，因此功率转换器具有12脉冲整流的功率质量特性。如从图2可见，使用三个附加电感器和IPT变压器以便满足希望的功率质量。这些附加部件给功率转换器200增添尺寸、重量和成本。
图3是运用Y形/三角形-Z字形拓扑以获得24脉冲功率质量特性的功率转换器300的电示意图。功率转换器300可以例如使用于航天应用中。功率转换器300包括输入级302、变压器级304和整流级306。
输入级302包括被配置用于接收3相AC功率信号的相应相、例如在400Hz的115伏特AC信号等的三个输入电感器308。输入电感器308被配置用于衰减整流级306生成的EMI排放。
变压器级304包括两个变压器310、312。每个变压器310、312具有芯311、313。第一变压器310具有Y形-Z字形配置，其中耦合到输入级302的初级为Y形配置，并且第一变压器310具有Z字形配置的耦合到整流级306的两个3相次级。第二变压器312具有三角形-Z字形配置，在该配置中，耦合到输入级302的初级为三角形配置，并且第二变压器312具有Z字形配置的耦合到整流级306的两个三相次级。
整流级306包括四个全波整流桥接器314，这些全波整流桥接器耦合到第一和第二变压器310、312的相应次级输出的绕组。整流级306也包括如图所示包括三个相间变压器IPT322的相间组件320。功率转换器300具有24脉冲整流的功率质量特性。如从图3可见，运用三个输入电感器、在每个变压器中有两个次级的变压器级中的附加变压器和三个IPT变压器以便满足希望的功率质量。这些附加部件给功率转换器300增添尺寸、重量和成本。
图4是具有三角形-六角形拓扑的功率转换器400的电示意图。功率转换器400具有变压器402和整流器404。变压器402具有初级406和次级408，该初级406具有在三角形配置中耦合到AC输入信号、例如三相115伏特可变频率信号的三个绕组，该次级408具有在六角形配置中耦合在一起的三个拆分绕组。次级408的绕组耦合到全波整流器桥接器404。在向Rosa授权的第4,225,784号美国专利中描述运用三角形-六角形拓扑的功率转换器的示例。
在三角形-六角形拓扑中的功率转换器使用比在希望或者指定高质量功率的低电压/高电流应用中通常使用的变压器/整流器功率转换器拓扑更少的磁部件。尽管已经尝试在希望或者指定高功率质量的应用中使用三角形-六角形功率转换器拓扑，但是在实践中，三角形-六角形拓扑功率转换器产生的功率质量尚未好到足以用于在低电压/高电流功率转换器应用中使用。例如，在三角形-六角形功率转换器拓扑、比如图4中所示三角形-六角形功率转换器拓扑中的总谐波失真可以通常为12%或者更多，这对于许多高电流/低电压应用、比如许多航天应用而言太高。
图5是运用三角形-六角形拓扑的功率转换器500的一实施例的电示意图。功率转换器500包括变压器502和整流器级504。变压器502包括初级506、次级508和芯510。
初级506具有被配置用于在三角形配置中耦合到3相AC输入信号512的第一绕组A、第二绕组B和第三绕组C。初级506的每个绕组A、B、C具有相应第一抽头1和第二抽头2。如图所示，初级506的绕组A、B、C的抽头1、2在绕组A、B、C的末端。向绕组的抽头或者末端分配的标号未必指示在抽头或者末端的匝计数。初级绕组A、B、C通常具有多于一匝。例如初级绕组、比如初级506的绕组A可以在一实施例中具有61匝。可以运用其它匝数。初级506的每个绕组A、B、C的极性由星号*指示。
次级508包括在六角形配置中在末端耦合在一起的第一拆分次级绕组A1、A2、第二拆分次级绕组B1、B2和第三拆分次级绕组C1、C2。初级506的第一绕组A中的电流感应次级508的第一拆分绕组A1、A2中的电流，初级506的第二绕组B中的电流感应次级508的第二拆分绕组B1、B2中的电流，并且初级506的第三绕组C中的电流感应次级508的第三拆分绕组C1、C2中的电流。可以在其它绕组中包括一般为更少量值的其它电流。
如图所示，每个拆分次级绕组具有多匝、有匝的一半、两个末端3、6和两个抽头4、5的第一部分（例如A1）以及有匝的一半、两个末端7、10和两个抽头8、9的第二部分（例如A2）而抽头4、5、8、9被配置用于耦合到整流级504。在一实施例中，可以运用共计8匝而两匝在次级绕组的相同部分上的抽头之间。可以运用其它匝数，并且在具有不同匝数的实施例中的抽头可以在绕组的不同匝处。次级508的每个绕组的极性由星号*指示。
次级508的第二绕组B的极性相对于次级508的第一绕组A和第三绕组C的极性反转。例如，次级508的第二拆分绕组B1、B2的极性相对于次级508的第一拆分绕组A1、A2和第三拆分绕组C1、C2的极性反转。反转极性至少部分抵消来自相邻线圈的漏场并且通过允许在相邻线圈之间的更短连接——这可以进一步减少漏电流、损耗、寄生效应等——来使它更易于制造。
在三角形-六角形拓扑、比如图4中所示三角形-六角形拓扑中，在次级绕组的相同部分上的抽头之间的最小实际匝数为3或者更高以便获得与理想比更接近的匝数比并且因此避免匝数比偏差所产生的功率质量问题。在一实施例中，反转次级508的拆分第二绕组B1、B2的极性至少部分补偿更大匝数比偏差和线圈不对称并且因此有助于即使在耦合到整流器级504的抽头之间的最小匝数减少成例如两匝时仍然获得可接受功率质量。减少在抽头之间的匝数有助于使用具有匝数更少的绕组的变压器并且因此有助于更小、更轻和更低成本的变压器和功率转换器。
功率转换器500包括在变压器502的次级绕组的抽头与功率转换器500的相应输出之间的第一整流路径530和第二整流路径532而第一和第二整流路径530、532具有不同电感。这一电感差在电流中提供附加相移。如图所示，整流器级504包括被配置用于向每个次级输出提供全波整流的第一整流器514和第二整流器516。第一和第二整流器514、516可以包括二极管、闸流管、滞流器等。抽头被配置用于在两个路线上耦合到整流器级（例如次级绕组中的每个次级绕组的抽头4、5、8、9），这些路线之一具有图示为电感520的比另一路线更高的电感。例如，可以运用5微亨级的电感差。可以运用其它电感差。在一些实施例中，可以通过简单地向次级输出的一半提供比次级输出的另一半更长的引线来获得希望的电感差。可以选择电感差、比如电感520的值使得变压器502的次级508的输出中的电压/电流相对于彼此被移位近似15度，从而产生24脉冲整流的功率特性而未使用相间变压器。
可以用其它方式获得在第一整流路径530与第二整流路径532之间的希望的电感差。例如，可以通过耦合在节点540与功率转换器500的正输出之间的电感器、耦合在节点540与第一整流器514之间的电感器和在节点540与第二整流器516之间的电感器（见图7）、耦合在变压器502的次级绕组的抽头与第二整流器516之间的电感器、耦合在节点542与功率转换器500的负输出之间的电感器、耦合在节点532与第一整流器514之间的电感器以及在节点542与第二整流器516之间的电感器等来获得在第一整流路径530与第二整流路径532之间的希望的电感差。如以上所言，使用与电感线圈不同长度的引线可以足以获得在第一整流路径530与第二整流路径532之间的希望的电感差。
在一实施例中，变压器502包括三个相同或者基本上相同线圈，每个线圈具有初级绕组（例如初级绕组A）和拆分次级绕组（例如拆分次级绕组A1、A2）。可以运用非相同线圈，尽管相同或者基本上相同线圈通常可以提供更高功率质量。可以物理上拆分以及逻辑上拆分次级绕组，这可以有助于访问抽头。在一实施例中，拆分次级绕组的每个部分可以相同。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以基本上相同。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以具有相同匝数。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以具有相似、但是不同匝数。在一实施例中，可以物理上拆分初级绕组（例如初级绕组A），这在一些实施例中通过例如在选择的谐波至少部分减少谐波失真来提供更好功率质量。例如，物理上拆分的初级可以具有夹在拆分初级绕组的部分之间的拆分次级绕组（见图8的线圈810）。拆分初级绕组可以具有两个相同部分、可以具有匝数相似、但是不同的两个基本上相似部分等。在一实施例中，线圈可以基本上相同而线圈之一具有与其它线圈的极性相反的极性。变压器502的绕组可以例如包括铜、阳极化铝、其组合等。
对于在400Hz的3相115伏特AC输入信号和向125安培的负载的28伏特DC输出，图5的功率转换器500的一实施例的总谐波失真在范围3%到5%中。图5的实施例的拓扑比图2和3的功率转换器200、300的拓扑简单得多，并且避免使用IPT变压器和滤波器电感器而实现比三角形-六角形功率转换器、比如图4的功率转换器400低得多的谐波失真。也可以获得较图2至4的方式而言的优良电性能。在一实施例中，可以避免IPT变压器和输入电感器中的电压降和功率耗散，提高功率效率，整流器二极管等同地共享电流（这有助于处理过载），EMI排放更低，并且AC电流失真在可接受水平。
图6是运用三角形-六角形拓扑的功率转换器600的一实施例的电示意图。功率转换器600包括变压器602和整流器级604。变压器602包括初级610、次级612和芯611。
初级610具有配置成在三角形配置中耦合到3相AC输入信号613的第一绕组A、第二绕组B和第三绕组C。初级610的每个绕组A、B、C具有相应的第一抽头1和第二抽头2。如图所示，初级610的绕组A、B、C的抽头1、2在绕组A、B、C的末端。向绕组的抽头或者末端分配的标号未必指示在抽头或者末端的匝计数。初级绕组A、B、C通常具有多于一匝。例如，初级绕组、比如初级610的绕组A可以在一实施例中具有61匝。初级610的每个绕组A、B、C的极性由星号*指示。
次级612包括在六角形配置中在末端耦合在一起的第一拆分次级绕组A1、A2、第二拆分次级绕组B1、B2和第三拆分次级绕组C1、C2。初级610的第一绕组A中的电流感应次级612的第一拆分绕组A1、A2中的电流，初级610的第二绕组B中的电流感应次级612的第二拆分绕组B1、B2中的电流，并且初级610的第三绕组C中的电流感应次级612的第三拆分绕组C1、C2中的电流。可以在其它绕组中包括一般为更少量值的其它电流。
如图所示，每个拆分次级绕组具有多匝、有匝的一半、两个末端3、6和两个抽头4、5的第一部分（例如A1）以及有匝的一半、两个末端7、10和两个抽头8、9的第二部分（例如A2）而抽头4、5、8、9被配置用于耦合到整流级604。在一实施例中，可以运用共计8匝而两匝在次级绕组的相同部分上的抽头之间。可以运用其它匝数，并且在具有不同匝数的实施例中的抽头可以在绕组的不同匝。次级612的每个绕组的极性由星号*指示。
次级612的第二拆分绕组B1、B2的极性相对于次级612的第一拆分绕组A1、A2和第三拆分绕组C1、C2的极性反转。如以上讨论的那样，在三角形-六角形设计、比如图4中所示三角形-六角形设计中，在抽头之间的最小实际匝数为3或者更高以便获得与理想比更接近的匝数比并且因此避免偏差所产生的功率质量问题。在一实施例中，反转初级610的第二绕组B和次级612的第二拆分绕组B1、B2的极性至少部分补偿更大匝数比偏差和线圈不对称并且因此有助于即使在耦合到整流器级604的抽头之间的最小匝数减少成例如两匝时仍然获得可接受功率质量。减少在抽头之间的匝数有助于使用具有匝数更少的绕组的变压器并且因此有助于更小、更轻和更低成本的变压器和功率转换器。
整流级604包括第一整流器支路614和第二整流器支路616。如图所示，每个整流器支路614、616包括与可选滞流器620并联耦合的六个二极管618。可以运用其它整流器支路配置。如图所示，每个滞流器包括与电容器串联耦合的电阻器。滞流器可以例如包括与1欧姆电阻器串联耦合的4微法拉电容器。在一些实施例中可以运用其它滞流器并且可以省略滞流器。
第一整流器支路614的二极管608的相应正极耦合到第一拆分次级绕组A1、A2的抽头4、9、第三拆分次级绕组C1、C2的抽头4、9和第二拆分次级绕组B1、B2的抽头5、8。第二整流器支路616的二极管618的相应负极耦合到第一拆分次级绕组A1、A2的抽头5、8、第三拆分次级绕组C1、C2的抽头5、8和第二拆分次级绕组B1、B2的抽头4、9。
第一整流器支路614的负极耦合在一起并且耦合到功率转换器600的正输出，并且第二整流器支路616的正极耦合在一起并且耦合到功率转换器600的负输出。如图所示，功率转换器被配置用于响应于115伏特AC输入来提供近似28伏特DC输出。如图所示，功率转换器600具有可以例如用来监视功率转换器600的性能和/或负载条件的可选输入滤波器622、可选输出滤波器624和可选电流分流器626。可以运用其它滤波器和分流器配置。
在一实施例中，变压器602包括三个相同或者基本上相同线圈，每个线圈具有初级绕组（例如初级绕组A）和拆分次级绕组（例如拆分次级绕组A1、A2）。可以运用非相同线圈，尽管相同或者基本上相同线圈通常可以提供更高功率质量。可以物理上拆分以及逻辑上拆分次级绕组，这可以有助于访问抽头。在一实施例中，拆分次级绕组的每个部分可以相同。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以基本上相同。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以具有相同匝数。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以具有相似、但是不同匝数。在一实施例中，可以物理上拆分初级绕组（例如初级绕组A），这在一些实施例中通过减少谐波失真、例如在选择的谐波减少失真来提供更好功率质量。在一实施例中，物理上拆分的初级可以具有夹在拆分初级绕组的部分之间的拆分次级绕组（见图8的线圈810）。拆分初级绕组可以具有两个相同部分、可以具有匝数相似、但是不同的两个基本上相似部分等。在一实施例中，线圈可以基本上相同而线圈之一具有与其它线圈的极性相反的极性。变压器602的绕组可以例如包括铜、阳极化铝、其组合等。
在向图6的功率转换器600的一实施例施加3相115伏特AC输入信号的仿真和测试中，获得近似28伏DC输出而总谐波失真在范围7%到7.5%中并且输入电流波形与12脉冲整流一致。图6的实施例的拓扑比图2和3的功率转换器200、300的拓扑简单得多，并且避免使用IPT变压器和滤波器电感器而实现比三角形-六角形功率转换器、比如图4的功率转换器400低得多的谐波失真。也可以获得较图2-4中所示的拓扑而言的优良电性能。在一实施例中，可以避免IPT变压器和输入电感器中的电压降和功率耗散，提高功率效率，整流器二极管等同地共享电流（这有助于处理过载），EMI排放更低，并且AC电流失真在可接受水平。
图7是运用三角形-六角形拓扑的功率转换器700的实施例的电示意图。功率转换器700包括变压器702和整流器级别704。变压器702包括初级710、次级712和芯711。
初级710具有在三角形配置中耦合到3相AC输入信号713的第一绕组A、第二绕组B和第三绕组C。初级710的每个绕组A、B、C具有相应第一抽头1和第二抽头2。如图所示，初级710的绕组A、B、C的抽头1、2在绕组A、B、C的末端。向绕组的抽头或者末端分配的标号未必指示在抽头或者末端的匝计数。初级绕组A、B、C通常具有多于一匝。例如初级绕组、比如初级710的绕组A可以在一实施例中具有61匝。初级710的每个绕组A、B、C的极性由星号*指示。
次级712包括在六角形配置中在末端耦合在一起的第一拆分次级绕组A1、A2、第二拆分次级绕组B1、B2和第三拆分次级绕组C1、C2。初级710的第一绕组A中的电流感应次级712的第一拆分绕组A1、A2中的电流，初级710的第二绕组B中的电流感应次级712的第二拆分绕组B1、B2中的电流，并且初级710的第三绕组C中的电流感应次级712的第三拆分绕组C1、C2中的电流。可以在其它绕组中包括一般为更少量值的其它电流（例如初级710的第一绕组A中的电流可以感应次级712的第二拆分绕组B1、B2中的电流，但是这一电流将一般为初级710的第一绕组A中的电流在次级712的第一拆分绕组A1、A2中感应的电流的更少量值）。
如图所示，每个拆分次级绕组具有多匝、有匝的一半、两个末端3、6和两个抽头4、5的第一部分（例如A1）以及有匝的一半、两个末端7、10和两个抽头8、9的第二部分（例如A2）而抽头4、5、8、9被配置用于耦合到整流级704。在一实施例中，可以运用共计8匝而两匝在次级绕组的相同部分上的抽头之间。可以运用其它匝数，并且在具有不同匝数的实施例中的抽头可以在绕组的不同匝处。次级712的每个绕组的极性由星号*指示。
次级712的第二拆分绕组B1、B2的极性相对于次级712的第一拆分绕组A1、A2和第三拆分绕组C1、C2的极性反转。如以上讨论的那样，三角形-六角形设计、比如图4中所示三角形-六角形设计，在抽头之间的最小实际匝数为3或者更高以便获得与理想比更接近的匝数比并且因此避免偏差所产生的功率质量问题。在一实施例中，反转次级712的拆分第二绕组B1、B2的极性至少部分补偿更大匝数比偏差和线圈不对称并且因此有助于即使在耦合到整流器级704的抽头之间的最小匝数减少成两匝时仍然获得可接受功率质量。减少在抽头之间的匝数有助于使用具有匝数更少的绕组的变压器并且因此有助于更小、更轻和更低成本的变压器和功率转换器。一些实施例可以相对于初级绕组A和C反转初级绕组B的极性。
整流级704包括耦合到功率转换器700的正输出的第一组整流器支路714A、714B和耦合到功率转换器700的负输出的第二组整流器支路716A、716B。如图所示，每个整流器支路714A、714B、716A、716B包括与可选滞流器720并联耦合的六个二极管718。可以运用其它整流器支路配置。如图所示，每个滞流器包括与电容器串联耦合的电阻器。滞流器可以例如包括与1欧姆电阻器串联耦合的4微法拉电容器。在一些实施例中可以运用其它滞流器并且可以省略滞流器。
被配置用于耦合到整流器级704的每个次级绕组的抽头4、5、8、9各自耦合到第一组整流器支路714A、714B的二极管718的相应正极和第二组整流器支路716A、716B的二极管718的相应负极。
功率转换器700包括在变压器702的次级绕组的抽头与功率转换器700的输出之间的第一整流路径730和第二整流路径732而第一和第二整流路径730、732具有不同电感。这一电感差在电流中提供附加相移。如图所示，第一整流路径730包括在第一组整流器支路714A、714B的二极管718的阴极与功率转换器700的正输出之间的耦合，并且第二整流路径732包括在第二组整流器支路716A、716B的二极管718的阳极之间的耦合。如图所示，通过向整流路径730的如下部分中耦合电感器734、736来获得在第一整流路径730与第二整流路径732之间的电感差，该部分将第一组整流器支路714A、714B的二极管718耦合到功率转换器700的正输出。例如，可以运用具有近似5微亨的电感的电感器。可以运用其它电感，并且可以用其它方式获得在第一整流路径730与第二整流路径732之间的希望的电感差。在一些实施例中，可以通过简单地配置整流路径730的部分——该部分将第一组整流器支路714A、714B耦合到功率转换器700的正输出——以具有比整流路径732的部分——该部分将第二组整流器支路716A、716B耦合到功率转换器700的负输出——更长或者更短的长度来获得希望的电感差。例如，可以向次级输出的一半配置比次级输出的另一半更长的引线。可以选择电感差使得变压器702的次级712的输出中的电压/电流相对于彼此移位近似15度从而产生24脉冲整流的功率特性。用于获得在第一整流路径730与第二整流路径732之间的希望的电感差的方式的其它示例包括在节点740与功率转换器700的正输出之间放置电感器、在节点742与第二组整流器716A、716B中的相应整流器组之间放置一对电感器、在变压器702的次级绕组的抽头与第一组整流器714A、714B之间放置电感器（见图5）、在节点742与功率转换器700的负输出之间放置电感器等。如以上所言，使用不同长度的引线而不是电感线圈可以足以获得在第一整流路径730与第二整流路径732之间的希望的电感差。
在一实施例中，变压器702包括三个相同或者基本上相同线圈，每个线圈具有初级绕组（例如初级绕组A）和拆分次级绕组（例如拆分次级绕组A1、A2）。可以运用非相同线圈，尽管相同或者基本上相同线圈通常可以提供更高功率质量。可以物理上拆分以及逻辑上拆分次级绕组，这可以有助于访问抽头。在一实施例中，拆分次级绕组的每个部分可以相同。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以基本上相同。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以具有相同匝数。在一实施例中，拆分次级绕组的部分可以具有相似、但是不同匝数。在一实施例中，可以物理上拆分初级绕组（例如初级绕组A），这在一些实施例中通过例如在选择的谐波减少谐波失真来提供更好功率质量。例如，物理上拆分的初级可以具有夹在拆分初级绕组的部分之间的拆分次级绕组（见图8）。拆分初级绕组可以具有两个相同部分、可以具有匝数相似、但是不同的两个基本上相似部分等。在一实施例中，线圈可以基本上相同而线圈之一具有如下次级绕组，该次级绕组具有与其它线圈的次级绕组的极性相反的极性。变压器702的绕组可以例如包括铜、阳极化铝、其组合等。
如图所示，功率转换器700被配置用于响应于115伏特AC输入来提供近似28伏特DC输出。如图所示，功率转换器700具有可选输入滤波器722和可选输出滤波器724。可以运用其它滤波器配置。
在向图7的功率转换器700的一实施例施加3相115伏AC输入信号的仿真和测试中，获得近似28伏DC输出而总谐波失真在范围3.3%到4.2%中、输入电流波形与24脉冲整流一致。图7的实施例的拓扑比图2和3的功率转换器200、300的拓扑简单得多，并且避免使用IPT变压器和滤波器电感器而实现比三角形-六角形功率转换器、比如图4的功率转换器400低得多的谐波失真。也可以获得较图2-4的拓扑而言的优良电性能。在一实施例中，可以避免IPT变压器和输入电感器中的电压降和功率耗散，提高功率效率，整流器二极管等同地共享电流（这有助于处理过载），EMI排放更低，并且AC电流失真在可接受水平。
图8是适合于例如在图5-7中所示功率转换器的实施例中使用的变压器800的一实施例的示意图。图9是图8的变压器800的一实施例的俯视图。
变压器800包括缠绕于芯802上的三个线圈810、820、830。芯802可以例如采用可磁化或者铁素体材料、例如铁素体、钴话钐或者钕-铁-硼杆或者棒的形式。尽管未图示，但是变压器800可以包括壳。
第一线圈810包括拆分成内绕组部分812和外绕组部分814的初级绕组A。内绕组部分812包括在内绕组部分812的末端定位的两个抽头1、2。外绕组部分814包括在外绕组部分814的末端定位的两个抽头11、12。初级绕组A具有星号*指示的第一极性。可以选择初级A的总匝数以有助于获得希望的匝数比（例如见下表1）。初级绕组A的总匝数可以例如是181匝、121匝、61匝等。初级绕组A的内绕组部分812的总匝数可以例如是90、91、92、60、61、62、30、31或者32匝，并且初级绕组A的外部分814的总匝数可以例如是91、90、89、61、60、59、31、30或者29匝。可以运用相应部分中的其它总匝数和匝数。第一线圈810包括具有四个末端3、6、7、10和四个抽头4、5、8、9的拆分次级A1、A2。如图所示，拆分次级A1、A2夹在初级A的第一部分812与第二部分814之间。次级绕组A1、A2具有如星号*指示的第一极性。次级绕组A1、A2的总匝数可以例如是22、16或者8而每个部分A1、A2通常具有全部匝的一半、例如11、8或者4匝。可以运用相应部分中的其它总匝数和匝数。
第二线圈820包括拆分成内绕组部分822和外绕组部分824的初级绕组B。内绕组部分822包括在内绕组部分822的末端定位的两个抽头11、12。外绕组部分824包括在外绕组部分824的末端定位的两个抽头1、2。初级绕组B具有星号*指示的并且与第一极性不同的第二极性。可以选择初级B的总匝数以有助于获得希望的匝数比（例如见下表1）。初级绕组B的总匝数可以例如是181匝、121匝、61匝等。初级绕组B的内绕组部分822的总匝数可以例如是90、91、92、60、61、62、30、31或者32匝，并且初级绕组B的外部分824的总匝数可以例如是91、90、89、61、60、59、31、30或者29匝。可以运用相应部分中的其它总匝数和匝数。第二线圈820包括具有四个末端3、6、7、10和四个抽头4、5、8、9的拆分次级B1、B2。如图所示，拆分次级B1、B2夹在初级B的第一部分822与第二部分824之间。次级绕组B1、B2具有如星号*指示的第二极性。次级绕组B1、B2的总匝数可以例如是22、16或者8而每个部分B1、B2通常具有全部匝的一半、例如11、8或者4匝。可以运用相应部分中的其它总匝数和匝数。
第三线圈830包括拆分成内绕组部分832和外绕组部分834的初级绕组C。内绕组部分832包括在内绕组部分832的末端定位的两个抽头1、2。外绕组部分834包括在外绕组部分834的末端定位的两个抽头11、12。初级绕组C具有星号*指示的第一极性。可以选择初级C的总匝数以有助于获得希望的匝数比（例如见下表1）。初级绕组C的总匝数可以例如是181匝、121匝、61匝等。初级绕组C的内绕组部分832的总匝数可以例如是90、91、92、60、61、62、30、31或者32匝，并且初级绕组C的外部分834的总匝数可以例如是91、90、89、61、60、59、31、30或者29匝。可以运用相应部分中的其它总匝数和匝数。第三线圈830包括具有四个末端3、6、7、10和四个抽头4、5、8、9的拆分次级C1、C2。如图所示，拆分次级C1、C2夹在初级C的第一部分832与第二部分834之间。次级绕组C1、C2具有如星号*指示的第一极性。次级绕组C1、C2具的总匝数可以例如是22、16或者8而每个部分C1、C2通常具有全部匝的一半、例如11、8或者4匝。可以运用相应部分中的其它总匝数和匝数。
第一线圈810、第二线圈820和第三线圈830在彼此旁边定位于行中而第二线圈820定位于第一线圈810与第三线圈830之间。
在一实施例中，第一、第二和第三线圈810、820、830可以通常相同或者基本上相同而第二线圈820的极性与第一和第三线圈810、830的极性相反。
图9是适合于例如在图5-7中所示功率转换器的实施例中使用的图8的变压器800的一实施例的俯视图。变压器包括芯802，该芯具有缠绕于它上的三个线圈，这些线圈如图所示为图8的第一、第二和第三线圈810、820、830。图9示出在一实施例中将线圈810、820、830的次级绕组相互耦合。第三线圈830的第三抽头3耦合到第一线圈810的第七抽头7，第三线圈830的第六抽头6耦合到第二线圈820的第七抽头7，第三线圈830的第七抽头7耦合到第二线圈820的第六抽头6，第三线圈830的第十抽头10耦合到第一线圈810的第六抽头6，第一线圈810的第三抽头3耦合到第二线圈820的第十抽头10，并且第一线圈810的的第十抽头10耦合到第二线圈820的第三抽头3。相应线圈810、820、830的第四抽头4、第五抽头5、第八抽头8和第九抽头9可用于耦合到整流器级（例如见图7的整流器级704）。
图10至12示出功率转换器1000的一实施例的前和侧视图并且图示适合于例如在图7的功率转换器700的实施例中使用的变压器和整流器的部件的示例布局。如图所示，变压器运用图8和9的变压器800的实施例的物理配置，并且整流器运用图7的功率转换器700的整流器704的电配置。
图13是功率转换器1300的一实施例的等距图。功率转换器1300包括具有线圈散热器1336的变压器1302和包括多个二极管1318的整流器1304，这些二极管耦合到二极管散热器1338。如图所示，二极管散热器1338电耦合到二极管1318并且被配置为用于功率转换器1300的正和负DC输出的母线。尽管示出12个二极管，但是可以在一些实施例中运用附加二极管。功率转换器可以例如运用三角形-六角形拓扑、比如图5-7中所示拓扑等。
图14-19在图形上图示由运用6脉冲、12脉冲和24脉冲转换拓扑的功率转换器产生的功率质量的典型差值。
图14是6脉冲功率转换器的一实施例的DC输出中的脉动的图形表示。如图所示DC脉动是输出电压的约百分之14。图15是6脉冲功率转换器的一实施例的输入电流的图形表示。总谐波失真如图所示近似为百分之28至32。
图16是12脉冲功率转换器的一实施例的DC输出中的脉动的图形表示。DC脉动如图所示是输出电压的约百分之3.4。图17是12脉冲功率转换器的一实施例的输入电流的图形表示。总谐波失真如图所示近似为百分之9至14。
图18是24脉冲功率转换器的一实施例的DC输出中的脉动的图形表示。DC脉动如图所示约为百分之0.9。图19是24脉冲功率转换器的一实施例的输入电流的图形表示。总谐波失真如图所示近似为百分之3至5。
表1提供变压器绕组匝、抽头匝放置和计算的结果/中心误差的一些示例。在三角形-六角形配置中的功率转换器的实施例、比如图5至12中所示实施例的仿真对于如7.5%一样高的中心误差产生可接受功率质量。在实践中，通常可以在航空电子应用中使用的功率转换器中运用初级绕组中的具有总匝数181或者更少的线圈。对于拓扑、比如图4中所示拓扑，功率质量在匝数是181时是边界线并且在匝数少于181时一般太低。对照而言，用于图5-7中所示三角形-六角形拓扑的实施例的功率质量一般好到足以在需要高电流、低电压电源的应用、比如航空电子应用中使用。
Figure BDA0000390358110000251
Figure BDA0000390358110000261
表1
所示实施例的以上描述——包括在说明书摘要中描述的内容——未旨在于穷举实施例或者使实施例限于公开的精确形式。虽然这里出于示例目的而描述具体实施例和示例，但是可以进行各种等效修改而未脱离如本领域技术人员将认识的公开内容的精神实质和范围。各种实施例的这里提供的教导可以应用于其它变压器、整流器和功率转换器而未必是以上一般描述的示例变压器、整流器和功率转换器。各种实施例的这里提供的教导可以应用于包括其它转换器电路的其它电路而未必是以上一般描述的示例转换器电路。
可以组合以上描述的各种实施例以提供更多实施例。如果必要则可以修改实施例的方面以运用这里讨论的各种专利、申请和公开的系统、电路和概念以提供更多实施例。
可以按照以上详述的描述对实施例进行这些和其它改变。一般而言，在所附权利要求中，不应解释使用的术语使权利要求限于在说明书和权利要求中公开的具体实施例，但是应当解释这些术语包括所有可能实施例以及这样的权利要求有资格具有的等效含义的全范围。因而，权利要求不受公开内容限制。

Claims (27)

1.一种功率转换器，包括：
变压器，所述变压器具有：
三个初级绕组，被配置用于在三角形配置中接收三相交变电流（AC）输入信号的相应相；以及
三个次级绕组，每个次级绕组拆分成两个部分，所述次级绕组的所述部分一起耦合成封闭正六角形而每个次级绕组的每个部分具有至少两个抽头并且所述抽头分布于所述封闭正六角形上的规则角度处；
第一整流路径，耦合于所述次级绕组的抽头与所述功率转换器的正输出之间并且具有电感；以及
第二整流路径，耦合于所述次级绕组的抽头与所述功率转换器的负输出之间并且具有与所述第一整流路径的所述电感不同的电感。
2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述次级绕组之一具有与其它次级绕组的极性相反的极性。
3.根据权利要求2所述的功率转换器，其中每个初级绕组拆分成两个部分，并且每个次级绕组夹在对应初级绕组的两个部分之间。
4.根据权利要求1所述的功率转换器，其中每个初级绕组拆分成两个部分，并且每个次级绕组夹在对应初级绕组的两个部分之间。
5.根据权利要求1所述的功率转换器，其中：
所述第一整流路径包括12个整流器，每个整流器通过具有第一电感的相应耦合来耦合到所述次级绕组的相应抽头；以及
所述第二整流路径包括12个整流器，每个整流器通过具有与所述第一电感不同的第二电感的相应耦合来耦合到所述次级绕组的相应抽头。
6.根据权利要求5所述的功率转换器，其中所述第一整流路径的所述耦合具有与所述第二整流路径的所述耦合的长度不同的长度。
7.根据权利要求5所述的功率转换器，其中所述第一整流路径的所述耦合各自包括电感器。
8.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述第一整流路径包括：
第一多个整流器，具有耦合在一起的阴极；
电感器，耦合于所述第一多个整流器的所述阴极与所述正输出之间；
第二多个整流器，具有耦合在一起的阴极；以及
电感器，耦合于所述第二多个整流器的所述阴极与所述正输出之间。
9.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述第一整流路径包括引线，所述引线具有所述第二整流路径的对应引线的长度不同的长度。
10.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述第一整流路径的所述电感是所述第二整流路径的所述电感的至少五倍。
11.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述次级绕组的所述抽头分布于所述正六角形上的基本上相同的中心角度处。
12.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述次级绕组的一个部分上的两个抽头在所述次级绕组的所述部分的相邻匝上。
13.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述变压器包括三个基本上相同线圈，每个线圈包括所述初级绕组之一和对应次级绕组。
14.根据权利要求13所述的功率转换器，其中所述变压器包括变压器芯，并且所述线圈缠绕于所述变压器芯上。
15.根据权利要求14所述的功率转换器，其中所述线圈在彼此旁边定位于行中，并且中心线圈具有与其它线圈的极性不同的极性。
16.一种方法，包括：
在差动配置中将变压器的三个初级绕组耦合在一起以接收三相交变电流的相应相；
将所述变压器的三个次级绕组的拆分部分一起耦合成正六角形配置；
提供分布于所述次级绕组上的规则角度处的多个抽头，每个拆分次级绕组部分具有至少两个抽头；
在所述多个抽头与正输出之间形成第一整流路径，所述第一整流路径具有电感；以及
在所述多个抽头与负输出之间形成第二整流路径，所述第二整流路径具有与所述第一整流路径的所述电感不同的电感。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述变压器包括第一、第二和第三线圈，并且所述方法包括：
将所述第一、第二和第三线圈一起定位于行中而所述第二线圈分离所述第一和第三线圈，所述第二线圈的次级绕组具有与所述第一线圈和所述第三线圈的次级绕组的极性不同的极性。
18.根据权利要求16所述的方法，其中所述初级绕组拆分成第一和第二初级部分，并且所述每个次级绕组的所述部分夹在相应初级绕组的第一和第二初级部分之间。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述第一整流路径的所述电感是所述第二整流路径的所述电感的至少五倍。
20.一种功率转换器，包括：
用于将三相交变电流（AC）功率信号转换成多相AC功率信号的装置；
用于对多相AC功率信号进行整流的第一装置；
用于对多相AC功率信号进行整流的第二装置；
用于耦合的第一装置，用于将所述用于转换的装置耦合到所述用于整流的第一装置并且将所述用于整流的第一装置耦合到所述功率转换器的第一输出；以及
用于耦合的第二装置，用于将所述用于转换的装置耦合到所述用于整流的第二装置并且将所述用于整流的第二装置耦合到所述功率转换器的第二输出，其中所述用于耦合的第一装置具有与所述用于耦合的第二装置的电感不同的电感。
21.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述用于转换的装置包括变压器，所述变压器具有：
包括三个初级绕组的初级，所述三个初级绕组被配置用于在三角形配置中耦合到AC功率信号的相应相；以及
包括三个次级绕组的次级，每个次级绕组对应于相应初级绕组并且拆分成两个部分，其中所述次级绕组的所述部分一起耦合成封闭六角形，并且次级绕组的每个部分包括至少两个抽头。
22.根据权利要求21所述的功率转换器，其中所述次级绕组中的两个次级绕组具有与其它次级绕组相反的极性。
23.根据权利要求22所述的功率转换器，其中所述初级绕组各自拆分成两个部分，并且所述对应次级绕组的所述两个部分夹在所述对应初级绕组的所述两个部分之间。
24.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述用于耦合的第一装置包括耦合于所述用于整流的第一装置与所述用于转换的装置之间的电感器。
25.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述用于耦合的第一装置包括耦合于所述用于整流的第一装置与所述功率转换器的所述第一输出之间的电感器。
26.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述用于转换的装置被配置用于将三相交变电流（AC）功率信号转换成十二相AC功率信号，并且所述功率转换器被配置用于提供二十四脉冲直流电压。
27.根据权利要求20所述的功率转换器，其中所述用于耦合的第一装置的所述电感是所述用于耦合的第二装置的所述电感的至少五倍。
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