UPS_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别
UPS 6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT 整流器技术区别
6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。
三相桥式整流电路忽略换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a 为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：
iA=2?31/2/π?Id( sinwt -1/5sin5wt -1/7sin7wt +1/11sin11wt +1/13sin13wt -
1/17Sin17wt -1/19sinwt +…) (1-1)
由此可得以下简洁的结论：电流中含6k ±1（k 为正整数）次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
2、12脉冲整流器
12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。
下图所示I 和II 两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。
电池及 逆变器 输入
电池及 逆变器 输入 II
桥1的网侧电流傅立叶级数展开为：
iIA=iIa=2?31/2/π?Id( sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+
1/13sin13wt-1/17Sin17wt-1/19sinwt+…) (1-2)
桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30?。
iIA=2?31/2/π?Id( sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+
1/13sin13wt+1/17Sin17wt+1/19sinwt+…) (1-3)
故合成的网侧线电流
iA=iIA+iIIA=4?31/2/π(sinwt+1/11sinwt+1/13sin13wt+…)
可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k±1（k为正整数）次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
3、IGBT整流器
IGBT整流器电气图如下：
IGBT整流是和6脉、12脉冲整流器完全不同的架构，其特点是：
（1）采用三相半桥式SPWM逆变器构成输入Boost开关整流器与输出逆变器，这是高频化UPS的典型特征。
（2）不用（也不能用）输出隔离变压器及ZVS软开关技术。
（3）用高频IGBT作开关管，开关频率大于或等于20kHz。
高频大功率UPS与工频机的对比
1 工频机和高频机的原理分析
工频机和高频机是按UPS的设计电路工作频率来区分的。工频机是以传统的模拟电路原理设计，由晶闸管(SCR)整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器组成。因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz，顾名思义叫工频UPS。
高频机通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成。IGBT 可以通过控制加在门极的驱动来控制其开通与关断，IGBT整流器开关频率通常在几千赫到几十千赫，甚至高达上百千赫，远远高于工频机，因此称为高频UPS。
2 隔离变压器的原理分析
隔离变压器是利用电磁感应原理，对配电或信号进行电气隔离的装置。隔离变压器在UPS中通常被设计在逆变器的输出端，可以起到增加UPS性能改善负载端供电质量的作用。
通常，UPS的输出隔离变压器有以下四大优点:
（1）降低零地电压，优化UPS末端供电网络
UPS的逆变输出安装隔离变压器可以隔离输入和输出之间的电气连接，从而有效地降低输出的零地电压。由于隔离变压器的副边绕组采用Y型接法，中性点接地后产生新的零线，从而达到降低零地电压的目的。事实上，HP、IBM、SUN的小型机因为要保证精密的计算能力与高可靠的数据处理传输能力，都会对零地电压有极高的要求，加装隔离变压器可以彻底解决因为零地电压偏高所造成的一些问题。
（2）滤除负载端谐波，提高供电质量
隔离变压器本身具有电感特性，输出隔离变压器可以滤除负载端的大量低次谐波，减少高频干扰，并可以使高次谐波大幅度衰减。采用电源隔离变压器，可以有效地抑制窜入交流电源中的噪声干扰，提高设备的电磁兼容性。
（3）增强过载短路保护能力，保护负载与UPS主机
由于其自身的特性，隔离变压器是UPS中工作最为稳定的器件。UPS在正常工作过程中，如果遇到大的短路电流，变压器会产生反向电动势，延缓短路电流对负载以及逆变器的冲击破坏，具有保护负载与UPS主机的作用。
（4）UPS故障时保护负载
高频UPS的AC/DC变换部分采用高频化设计，提高了UPS的输入功率因数(0.98以上)及输入电压范围，DC/AC逆变部分高频化减少了输出滤波电感的体积，功率密度大。由于无输出隔离变压器，一旦逆变器桥臂的IGBT被击穿短路，UPS母线直流高电压将加到负载上，危及负载的安全。输出隔离变压器具有“通交流阻直流”的能力，可以解决此类问题，在UPS发生故障时能够使负载安全运行。
3 从工频机和高频机的性能对比来分析
（1）在可靠性方面，工频机要优于高频机
工频机采用晶闸管(SCR)整流器，该技术经过半个多世纪的发展和革新，已经非常成熟，其抗电流冲击能力非常强。由于SCR属于半控器件，不会出现直通、误触发等故障。相比而言，高频机采用的IGBT高频整流器虽然开关频率较高，但是IGBT工作时有严格的电压、电流工作区域，抗冲击能力较低。因此在总体可靠性方面，IGBT整流器比SCR整流器低。
（2）在环境适应性方面，高频机要优于工频机
高频机是以微处理器作为处理控制中心，将繁杂的硬件模拟电路烧录于微处
理器中，以软件程序的方式来控制UPS的运行。因此，体积、重量等方面都有明显的降低，噪音也较小，对空间、环境影响小，因此比较适合于对可靠性要求不太苛刻的办公场所。正因为如此，许多厂家的中小功率UPS普遍推出了高频机。
（3）在负载对零地电压的要求方面，工频机要优于高频机
大功率三相高频机零线会引入整流器并作为正负母线的中性点，这种结构就不可避免地造成整流器和逆变器高频谐波耦合在零线上，抬升零地电压，造成负载端零地电压抬高，很难满足IBM、HP等服务器厂家对零地电压小于1V的场地需求。另外，在市电和发电机切换时，高频机往往因零线缺失而必须转旁路工作，在特定工况下可能造成负载闪断的重大故障。工频机因整流器不需要零线参与工作，在零线断开时，UPS可以保持正常供电。
综上所述，工频机UPS和高频机UPS的差异主要表现在隔离变压器上，而工频机对隔离变压器的使用，在很大程度上提升了UPS的可靠性。从综合性能方面来讲，工频机和高频机则各有优劣，至少在当前，不存在谁取代谁的问题。
6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别
6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别 2007-2-8 10:36:00文/厂商稿出处：https://www.360docs.net/doc/4315366544.html, 摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：
(1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移
相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30? (1-3) 故合成的网侧线电流
(1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。
6脉冲和12脉冲的比较
（一） 6脉冲整流器的原理。参照图1A 图1B 图1A 为电流源型变频器中常用的6脉波晶闸管电流源型蒸馏电路结构，图1B 为该电路典型的输入波形，输入电流中含有很好的谐波分量，输入电流的5次谐波可达20%，7次谐波可达12%（见图3）。由于晶闸管的快速换相，还会产生一定的高次谐波，可达35次谐波以上，高次谐波会对电话等通信线路产生一定的干扰。整流电路总的谐波电流失真约为30%，所以一般要设置输入谐波滤波器。滤波器体积庞大且影响系统的效率，额外增加投资，滤波器的设计与电网参数和负载工况都有关系，一旦参数和工况发生变化，滤波器又得重新调整，十分不便，且影响滤波效果。 （二）12脉波整流器的原理 在图2A 中，整流器由两组晶闸整流串联而成，分别由输入变压器的两组二次绕组（星形和三角形互差30°电角度）供电。 这种整流电路的优点是把整流电路的脉波数由6提高到12，从而大大改善输入电流波形（见图2B ），降低输入谐波电流，总谐波电流失真约10%左右（见图3）。虽然12脉波整流电路的谐波电流必然谐波结构的大大下降，但还不能达到IEEE519—1992标准规定的在电网短路电流小于20倍负载电流时，总谐波电流失真小于5%的要求。因此，一般也要安装谐波滤波装置。 三 12脉冲整流器与6脉冲的优势差异分析 （一）比6脉冲更具有环保概念 1 电流高谐波成份少，所以不电网电源。 2 有12脉冲整流装置，故输入功因率高大约≥0.85，因此总体效率亦比6脉冲整流器高。 （二）成本较高 1 由图1 A 及图2A 所示，12脉冲整流器必须加Δ及у双硫组变压器，故变压器成本较高。 2 控制电路较复杂及元件亦较6脉冲整流，因此施工成本亦较高。 （三）安全顾虑 电场为十分重要的场所，DCS 的控制影响电厂操作的安全，如果谐波电信过大会造成辐射及干预，
12脉波整流
https://www.360docs.net/doc/4315366544.html,/view/f05a78d850e2524de5187e4 2.html 串联型12脉波二极管整流器 摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE 标准。 关键词：串联型、二极管、整流器 变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。 1.理论分析 假定直流滤波电容d C 足够大，从而可以忽略直流电源d V 中的纹波含量。 在任何时刻（换相过程除外），上、下两个6脉波二极管整流器中各有两个二极管导通，d i 同时经过4个二极管形成回路。由于两个6脉波二极管整流器的输出为串联连接，二次侧绕组的漏电感也可以认为是串联连接，直流电流的纹波相对较小。 输出直流电流d i 连续，且在每个供电频率周期内包含有12个脉波。变压器二次侧星形连接的绕组中的电流a i 近似为梯形波，只是在顶端有4个纹波。变压器二次侧三角形连接的绕组中的电流~ a i 和a i 的波形形状相同，只是在相位上相差 30 。 由于变压器一次侧和二次侧上面的绕组都为星形连接，折合后的电流' a i 和折 合前的电流a i 波形形状应该相同，只是幅值将减少一半（可根据两个绕组匝数比计算得到）。而二次侧三角形绕组中折合前的电流~ a i 和折合后的电流' ~ a i 波形会不 同。且一次侧电流与二次侧电流之间存在如下关系： ' ' ~ a a A i i i += 2. 仿真结果
6与12脉冲整流器原理
一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形 2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为：
(1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30? (1-3) 故合成的网侧线电流 (1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形
二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表： 某型号大功率UPS谐波实测数据表： 从以上两表对比可得，6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波，与理论计算结果一致。6脉5次谐波实测值较计算值偏大，12脉11次谐波实测值与计算值相同。 三、谐波分析和改良对策 谐波可能造成配电线缆、变压器发热，降低通话质量，空气开关误动作，发电机喘振等不良后果；谐波按电流相序分为+序（3k+1次，k为0和正整数）、-序（3k+2次，k为0和正整数）、0序（3k次，k为正整数）。 +序电流使损耗加重，-序电流使电机反转、发热，0序电流使中线电流异常增大。 从实测值可见，6脉整流器5次谐波最大，可加装5次滤波器来抑制谐波；12脉整流器11次谐波最大，可加装11次滤波器来抑制谐波。滤波器原理图如下：
艾默生UPS电源专项培训-6脉冲和12脉冲技术差别
120KVA 机型6脉冲和12脉冲的技术差别 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。一般三相电使用6脉冲整流时，由于晶闸管只在交流电压波形幅值大于直流母线电压时才导通，输入电流不连续呈脉冲状，谐波含量很高，不加额外的滤波方式如无源滤波（电感）、有源滤波（PFC ）时，输入反馈回电网的谐波电流总THD 超过30%，即总谐波电流含量超过总电流的33%，有可能造成配电线缆、变压器发热，空气开关误动作，发电机喘振等。 6脉冲整流原理图和电流电压效果图： 加入无源滤波器即校正电感后，才可将输入电流谐波含量降至10%左右。但这仅仅是满载情况下的指标。实际上，越是轻载情况，6脉冲整流器的输入谐波电流含量就越大，比如50%负载情况下，6脉冲整流器的输入谐波电流总含量超过56%；25%负载情况下，则超过78%。也就是说，谐波的绝对值基本不随负载量的减轻而减少。 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。它使整流器导通角大幅增加，输入电流更平滑，谐波电流含量减少，一般可达到10%左右，在增加无源电感滤波后，输入谐波电流可降至4%以下。而且，即使轻载工作，其良好的输入电流特性也不会大幅下降。比如50%负载情况下，12脉冲整流器的输入谐波电流总含量＜12%；25%负载情况下，则＜15%。可以有效减少谐波的绝对值。 12脉冲整流UPS 原理如下图： UPS 中有并联冗余的2个6脉冲整流器，所以，其工作时即使有一个整流器故障，也不会影响UPS 正常工作，提高了UPS 系统的故障容错能力。 由于使用了全功率的移相变压器和6脉冲整流器，所以同厂家的12脉冲整流器的UPS 比6脉冲整流器的UPS 体积、重量都要大至少1/3。相应的成本也更高。 有的厂家采用IGBT 高频整流技术也能够实现更好的输入谐波电流特性，其整流器可靠性等同於采用一个6脉冲整流器的UPS ，相对于采用12脉冲整流器的UPS 其整流器的容错能力
脉冲与12脉冲区别
大功率ＵPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理: ６脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成得全桥整流,由于有６个开关脉冲对6个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流、 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程与电流脉动,假定交流侧电抗为零,直流电感为无穷大,延迟触发角ａ为零,则交流侧电流傅里叶级数展开为: (1-１) 由公式(1－1)可得以下结论:电流中含６K？1(ｋ为正整数)次谐波,即5、７、11、１3.。.等各次谐波,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒 数。 图1。１计算机仿真得6脉冲Ａ相得输入电压、电流波形 2、１２脉冲整流器原理: 1２脉冲就是指在原有6脉冲整流得基础上,在输入端、增加移相变压器后在增加一组６脉冲整流器,使直流母线电流由１2个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流、 下图所示I与II两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成１2相整流电路。
１2脉冲整流器示意图(由2个6脉冲并联组成) 桥1得网侧电流傅立叶级数展开为: (１-２) 桥ＩI网侧线电压比桥I超前3０？,因网侧线电流比桥I超前３0？ (1—3) 故合成得网侧线电流 (1-4) 可见,两个整流桥产生得5、7、17、19、、、、次谐波相互抵消,注入电网得只有１2k？1(k为正整数)次谐波,即11、１3、23、2５等各次谐波,且其有效值与与谐波次数成反比,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。 图1.2 计算机仿真得１2脉冲UPS A相得输入电压、电流波形
二、实测数据分析。 以上计算为理想状态,忽略了很多因数,如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角,交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表: 某型号大功率UPS谐波实测数据表: 从以上两表对比可得,6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波,与理论计算结果一致、6脉5次谐波实测值较计算值偏大,12脉11次谐波实测值与计算值相同。 三、谐波分析与改良对策 谐波可能造成配电线缆、变压器发热,降低通话质量,空气开关误动作,发电机喘振等不良后果;谐波按电流相序分为+序(3k＋１次,k为0与正整数)、-序(３k＋2次,ｋ为０与正整数)、0序(3ｋ次,k为正整数)。 ＋序电流使损耗加重,—序电流使电机反转、发热,0序电流使中线电流异常增大。 从实测值可见,6脉整流器5次谐波最大,可加装５次滤波器来抑制谐波;１2脉整流器11次谐波最大,可加装1１次滤波器来抑制谐波。滤波器原理图如下: 图:常用得LC滤波器原理图 某型号大功率UPS加装滤波器后谐波对比表如下:
6脉冲与12脉冲区别
大功率UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1-1) 由公式（1-1）可得以下结论：电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒 数。
图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形 2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30? (1-3) 故合成的网侧线电流 (1-4)
可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形 二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表： 谐波次数5th 7th 11th 13th 17th 19th 23th 6脉冲谐波含量20% 14% 9% 8% 6% 5% 4% 0% 0% 9% 8% 0% 0% 4% 12脉冲谐波含 量 某型号大功率UPS谐波实测数据表： 谐波次数5th 7th 11th 13th 17th 19th 23th 6脉冲谐波含量32% 3% 8% 3% 4% 2% 2% 1% 1% 9% 4% 1% 1% 2% 12脉冲谐波含 量 从以上两表对比可得，6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波，与理论计算结果一致。6脉5次谐波实测值较计算值偏大，12脉11次谐波实测值与计算值相同。 三、谐波分析和改良对策
12脉冲与IGBT高频整流器
电源招聘专家12脉冲与IGBT高频整流器 一、概述整流器的由来 对于直流来说不存在什么功率因数问题，因为直流的电流和电压永远是同相的。而对于交流而言就出现了这个问题，功率因数是由于电压电流不同相造成的，如图 1所示，电流和电压有一个相位差q，图中的黑粗线表示电流和电压同相位时产生的有功功率，而其他部分则是无功功率，功率因数就是表征有功功率和无功功率含量情况的，它是相位差的函数，如式(1)所示。 Pf =cos (1) 无功功率的出现不是一件好事，因为作为负载来说，它不能将由电网送来的能量全部吸收，只吸收有功功率部分，而无功功率部分则在电网线路中串来串去，白白占据着电网的有效线路而不做功。以后由于非线性负载的出现，如整流脉冲负载，虽然电流不是和电压不同相的的正弦波，但由于对正弦电压波形的破坏也同样出现了无功功率，而且这种整流式脉冲负载已是当前影响功率因数的主要来源。为了节能、有效利用能源和降低干扰，国家对企业的输入功率因数限值做出了规定，如何提高用电设备的输入功率因数已成当务之急。 图1 电流电压不同相时的相对位置关系 二、12脉冲整流器的提出和解决方法 早期的IT设备供电电源多为单相220V，如果用电设备是电阻负载，其上面的电流和电压波形是连续的，如图2中的左边波形。但一般IT设备又有内部自备电源，这些电源的输入都是一个整流滤波器，使得电流呈脉冲状，使得对应脉冲电流的电压波形部分出现了失真，如图2的中间波形就是单相整流时的破坏情况，这时的输入功率因数只有0.6-0.7。但如果能够将中间图形中的一个大电流脉冲变成布满整个半周的小电流脉冲，也就相当于与电压同相的连续电流了，此时的电压波形就几乎没有失真了，如图中的右图所示，此时的输入功率因数九可以接近于1。
四象限变频器技术介绍
四象限变频器技术介绍 浏览9341次 ——初升 摘要：四象限变频器一方面可以实现能量的双向流动，另一方面在大功率运行的时候，对电网的污染小。本文简单介绍了四象限变频器的工作原理及控制方法，并从实际应用的角度，给出四象限变频器各个部分的构成及作用。 关键词：能量回馈电流谐波四象限变频器 1、引言 在上个世纪80年代末，交流变频调速逐渐登上了工业传动调速方式的历史舞台。变频调速在调速范围、调速精度、控制灵活、工作效率、使用方便等方面都有很大的优点，这使变频调速成为最有发展前途的一种交流调速方式。 普通的变频器大都采用二极管整流桥将交流电转化成直流，然后采用IGBT逆变技术将直流转化成电压频率皆可调整的交流电动机。这种变频器只能工作在电动状态，所以称之为两象限变频器。由于两象限变频器采用二极管整流桥，无法实现能量的双向流动，所以没有办法将电机回馈系统的能量送回电网。在一些电动机要回馈能量的应用中，比如电梯，提升，离心机系统，只能在两象限变频器上增加电阻制动单元。将电动机回馈的能量消耗掉。另外，在一些大功率的应用中，二极管整流桥对电网产生严重的谐波污染。 IGBT功率模块可以实现能量的双向流动，如果采用IGBT做整流桥，用高速度、高运算能力的DSP产生PWM控制脉冲。一方面可以调整输入的功率因数，消除对电网的谐波污染，让变频器真正成为“绿色产品”。另一方面可以将电动机回馈产生的能量反送到电网，达到彻底的节能效果。 吉纳电机自2001年开始进行四象限变频器开发和研制工作。到目前已经形成380V、660V两个系列功率等级的成熟的产品和技术，并广泛应用于煤矿和油田领域。 2、四象限变频器的工作原理 四象限变频器的电路原理图如图1所示。
UPS_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别
UPS 6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT 整流器技术区别 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 三相桥式整流电路忽略换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a 为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： iA=2?31/2/π?Id( sinwt -1/5sin5wt -1/7sin7wt +1/11sin11wt +1/13sin13wt - 1/17Sin17wt -1/19sinwt +…) (1-1) 由此可得以下简洁的结论：电流中含6k ±1（k 为正整数）次谐波，各次谐波有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 2、12脉冲整流器 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I 和II 两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 电池及 逆变器 输入 电池及 逆变器 输入 II
桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： iIA=iIa=2?31/2/π?Id( sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+ 1/13sin13wt-1/17Sin17wt-1/19sinwt+…) (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30?。 iIA=2?31/2/π?Id( sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+ 1/13sin13wt+1/17Sin17wt+1/19sinwt+…) (1-3) 故合成的网侧线电流 iA=iIA+iIIA=4?31/2/π(sinwt+1/11sinwt+1/13sin13wt+…) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k±1（k为正整数）次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 3、IGBT整流器 IGBT整流器电气图如下： IGBT整流是和6脉、12脉冲整流器完全不同的架构，其特点是： （1）采用三相半桥式SPWM逆变器构成输入Boost开关整流器与输出逆变器，这是高频化UPS的典型特征。 （2）不用（也不能用）输出隔离变压器及ZVS软开关技术。 （3）用高频IGBT作开关管，开关频率大于或等于20kHz。
UPS12脉冲与LC比较
1，12脉冲整流器与LC滤波器配置在各个方面的比较 谐波解决方案12 pulse 6 pulse + LC filter 100 % 负载率时的性能 THDI Power factor < 10- 12 % 0.85 < 5- 6 % up to .94 25-50-75 %负载率时的性能 THDI Power factor increase up to 20 % quite constant > 0.80 constant THDI < 16 % constant > 0.90 是否满足 IEC 61000-3-4标准不满足11次谐 波严重超标，13 谐波超标 11次微量超标 连接方式串联在系统中串联在系统中系统可升级性能不可以不可以 系统可靠性较好，但整流器 故障时 UPS运行将不正 常非常高，增加的配置对系统的可靠性没有影响 发电机或与低压配电系统的兼容性 一般 12脉冲整流器 由于配置有设 备容量的移相 变压器。UPS 上电时有严重 电流浪涌的问 题影响低压配 电系统的稳定 运行，） 同时，THDI水 平比较高） 很好 （采用智能形的LC Filter能够避免配置普 通LC Filter在UPS低 负荷水平时的容性电流 问题） UPS 系统效率的影响average : good : loss of
loss of 2- 3% 0.5 % 2，12脉冲整流器与其他系统配置的谐波水平的比较 3，12脉冲整流器与其他系统配置谐波水平与IEC 标准的比较 4，结论： 12脉冲整流器存在输入启动电流浪涌严重和功率因数比较低的问题。尤其是输入启动电流浪涌问题，对整个配电系统的安全 性可靠性不利。
HXD1C型电力机车四象限整流器工作过程
第43卷第11期时代农机2016年11月V o l.43N o.11TIMES AGRICULTURAL M ACH INERY N o v.2016 HXD1C型电力机车四象限整流器工作过程 尹凤伟 (吉林铁道职业技术学院，吉林吉林132002) 摘要：HXD1C型电力机车交流牵引传动系统主要包括各高压设备、主变压器、牵引变流器、牵引电机及相应控制 系统。其中，牵引变流器是电力机车传动级控制的核心部件，其功能是实现将工频电网中25kV的交流电通过变频变压 控制，变换为适合于交流电力机车运行要求及频率可变的交流电。 关键词：牵引变流器；电力机车；四象限整流器 中图分类号:TM46 文献标识码:A文章编号:2095-980X(2016)l l-0026-01 Working Process of Four Quadrant Rectifier of Rype HXD1C Locomotive YIN Feng-wei (Jilin Railway Vocational and Technical College，Jilin，Jilin132002，China) Abstract:Type HXD1C locomotive ac traction drive system mainly includes high voltage equipment，main transformer，trac-tion converter，traction motor and the corresponding control system.Among them，the traction inverter is the core component of electric locomotive transmission level control，whose function is to realize the25kv ac power grid of power frequency through fre-quency conversion variable pressure control，transformed into alternating current suitable for AC electric locomotive operation re-quirements and variable frequency. Key words:traction converters；electric locomotive；four quadrant rectifier 牵引变流器主电路采用交一直一交结构，由电源侧 整流器和电机侧逆变器两部分组成，中间直流电路采用大容 量支撑电容储能的电压型结构，保证了两侧变流器(整流和逆 变）能够在互不干扰的情况下工作。整流器采用四象限整流 器，有利于提高机车的功率因素，减少谐波电流分量。逆变器 采用单轴控制，当某一轴出现故障时，可以将其隔离，只损失 部分牵引力，有利于机车运用。中间直流回路连接有二次谐振 电路、过压保护电路和接地检测电路等。此外，控制系统还采 用了直接转矩控制技术、再生制动技术、TCN网络技术等先 进的控制技术。 1多重四象限整流电路 牵引变流器的功能和状态参数均由TCU监控和保护。机 车在牵引工况时，变流器将主变压器次边绕组上的单相交流 电转变成驱动牵引电机所需的变压变频三相电。制动工况时，牵引电机处于发电工况，变流器将电机发出的电能反馈给电 网。以第一个主电路单元为例说明变流器主电路的工作原理。牵引变压器牵引绕组a1原x1输人电压首先经由KM4 R1组成的充电回路对直流回路的支撑电容充电，充电完成后闭 合短接接触器KM1牵引工况时单相工频电网电压经四象限 PWM整流器整流为1800V直流电压。再经逆变器逆变为三 相VVVF电压供给牵引电机，再生制动工况时牵引电机发出 的三相电压经整流，逆变后通过牵引变压器，受电弓反馈回电 网，电抗器L1和C3~C8组成二次谐振回路。用于滤除四象限 PW M整流器输出的二次谐波电流RCH1为过压斩波电阻，用于直流回路的过电压抑制R4用于将支撑电容上的电压放 至安全电压以下;R8、R9为直流分压电阻、中点接地，用于变 收稿日期=2016-10-088 作者简介:尹凤伟（1986-)，女，讲师，主要研究方向：电力机车和动车 组。 A代^WI biiisggag^iau-l 流器主电路接地检。 2四象限整流器工作过程 在牵引变流器中，四象限整流器设计成变流器模块的形 式。变流器模块(以下简称模块)集成了 IGBT元件、水冷散热 器、温度传感器、门控单元、门控电源、脉冲分配单元、支撑电 容器、低感母排等部件。模块上IGBT元件之间及与支撑电容 的连接使用低感母排，减少了线路上的杂散电感，省去了吸收 电路，使电路更为简洁可靠。脉冲分配单元与门控单元间的信 号传输通过光纤实现，解决了高压隔离问题，提高了模块的抗 干扰性能。四象限整流器在牵引工况下进行交一直变换，将 来自牵引变压器的单相交流输人电压转换为直流电压，为中 间电路提供电能;在再生制动工况时，通过中间直流电路进行 直— —交变换，将电能回馈电网。 四象限整流器是在牵引工况及制动工况下，电压和电流 间的相位角完全是可调节的。通过对电压和电流间的相位角 控制，能够在全部四象限内工作，从而实现能量的双向流动，如图1所示。 图1四象整流电路图原理 采用IGBT作为开关器件的四象限整流器，由高运算粗 粒能力的DSP产生PWM脉冲进行控制。当电机工作在电动 状态的时候，整流控制单元控制整流侧IGBT的开关和通断。IGBT的开通与断开与输人电抗器共同作用产生了与输人电 压相位一致的正弹性弦电流波形，这样就消（下转第28页 ）
6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别
6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别 摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率的整流技术有一个深入全面的剖析。 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开 关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电 抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里 叶级数展开为： (1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K?1（k为正整数） 次谐波，即5、7、11、13...等各次 谐波，各次谐波的有效值与谐波次 数成反比，且与基波有效值的比值 为谐波次数的倒数。 图1.1 计算机仿真的6脉冲A相 的输入电压、电流波形 2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流 的基础上，在输入端、增加移相变 压器后在增加一组6脉冲整流器， 使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前300， 因网侧线电流比桥I超前300 (1-3) 故合成的网侧线电流
(1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的 输入电压、电流波形 二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很 多因数，如换相过程、直流侧电流脉 动、触发延迟角，交流侧电抗等。因 此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表： 某型号大功率UPS谐波实测数据表： 从以上两表对比可得，6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波，与理论计算结果一致。
6脉冲与12脉冲浅析
电子信息系统机房典型用电设备的谐波特性 1.PC机、网关、服务器、交换机等IT设备：输入电流谐波分量<65~77%r ； 2.带PFC校正功能的PC机、高中档服务器、磁盘等IT设备：输入电流谐波 分量<18~27%r ； 3.IGBT脉宽调制整流型UPS：输入电流谐波分量<3%r（满载）； 4.6脉冲整流器：输入电流谐波分量<30%r （满载）； 5.12脉冲整流器：输入电流谐波分量<9%r （满载）； 6.6脉冲整流器+5次谐波滤波器：输入电流谐波分量<9%r （满载）； 7.12脉冲整流器+11次谐波滤波器：输入电流谐波分量<4.5%r （满载）； 8.6脉冲整流器+有源滤波器：输入电流谐波分量<3~5%r （满载）； 9.节能灯：输入电流谐波分量<10~34%r.。
6脉冲与12脉冲UPS的浅析 摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13…等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形 2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2) 桥II网侧线电压比桥I超前30，因网侧线电流比桥I超前30 (1-3) 故合成的网侧线电流 (1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有12k1（k 为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而
6脉冲与12脉冲整流
6脉冲、12脉冲整流器原理与区别 摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： 6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1-1) 由公式（1-1）可得以下结论： 电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形 2、12脉冲整流器原理： 12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。 下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。 12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1的网侧电流傅立叶级数展开为： (1-2)
桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30? (1-3) 故合成的网侧线电流 (1-4) 可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。 图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形 二、实测数据分析。 以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表：
脉冲整流器和12脉冲整流器介绍
6脉冲整流器和12脉冲整流器介绍 由于不断电系统之输入端需进行交、直流电压转换，而传统UPS 一般均采用可控硅整流器构成的6脉冲整流器整流电路。此电路的问题在于将造成系统输入功率因数恶化及输入电流谐波失真率增加等负面影响。对此相关问题，亦可利用功率因数矫正电路技术进行改善。然而受限于成本因素，目前该项技术仍较适合应用于中低功率型系统。较大容量之交、直流整流器设计，尚需藉由可控硅整流器予以达成，对此一般可以可采用12脉冲整流器和主动电力滤波器补偿，下文主要介绍6脉冲和12脉冲整流器的结构 图1绘出一典型的3相6脉冲整流器架构，当系统处于理想的运转状况下，市电电感L S 可假设为零，且视直流电感L d 足够大使得直流输出电流无涟波成分，今如令整流器触发角为α，则自市电引入之电流i s 可表示为： ())sinh()sin(21αωαω-+-=t i t i i h S (1) o h I h i π6 =, h =6n ±1, (n=1, 2, 3,…) (2) 其中i h 为市电谐波电流。由上式可看出，3相6脉冲整流器主要之谐波电流成分为5次谐波，而其总谐波含量约为30%。为达到提高功因及降低谐波成分的目的，可在不断电系统之电源输入侧并联LC 滤波器使用。至于谐波滤波器之设计方式可根据下式决定： LC f h π21= (3) 其中f h 为谐波频率、L 为滤波电感、C 为电容值。由于6脉波型整流器所产生之最低阶谐波为5次谐波，目前该型不断电系统机种常采5阶及（或）7阶型滤波器设计。 相控整流器直流 電容器 三相電源L s L d 濾波器濾波器 補償器驅動器α ?* α+++-相控整流器2 直流電容均流迴路相控整流器1 市電端相移變壓器驅動器 图1：三相6脉冲整流器 图2：三相12脉冲整流器及均流控制回路 另一方面，为进一步提高相控整流器所产生之谐波电流阶数，亦可采行12脉冲整流技术，其电路架构如图2所示。主要原理为利用两组变压器将交流电压移相，各自整流后，再于直流侧予以合成，产生12步阶直流涟波效果。由数学理论推导，12脉冲相控整流器所需引入之市电线电流为： ())sin()sin(21αωαωh t h i t i i h S -+-= (4) o h I h i π6 =, h =12n ±1, (n=1, 2, 3,…) (5) 由(4)、(5)式可看出，12脉冲整流电路所产生之谐波电流最低为11次谐波，其远高于6脉冲整流技术产生之5次谐波，且其总谐波含量亦较6脉冲为低；然而该12脉冲机种需额外加入一输入相移变压器，为有效减少相移变压器的生产成本，变压器可采自耦型设计（如图1所示），惟其需注意系统是否有输出入电压隔离的问题。另鉴于12脉冲整流电路在实现时可能因两组整
6脉冲与12脉冲区别
大功率UPS 6脉冲与１２脉冲可控硅整流器原理与区别 一、理论推导 1、6脉冲整流器原理： ６脉冲指以６个可控硅(晶闸管）组成得全桥整流，由于有6个开关脉冲对６个可控硅分别控制，所以叫６脉冲整流。 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程与电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大,延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为： (1—１） 由公式(1-１）可得以下结论:电流中含６K？1（k为正整数)次谐波,即5、7、11、１3、、、等各次谐波,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒 数。 图1、1 计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形２、12脉冲整流器原理： １2脉冲就是指在原有6脉冲整流得基础上,在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器,使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为１2脉冲整流。 下图所示I与IＩ两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成12相整流电路。
12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成） 桥1得网侧电流傅立叶级数展开为: （1－２) 桥II网侧线电压比桥I超前30？,因网侧线电流比桥I超前3０? （1—3） 故合成得网侧线电流 (１-４） 可见,两个整流桥产生得5、7、1７、19、、、、次谐波相互抵消,注入电网得只有12k？1（k为正整数)次谐波,即１1、１3、2３、２5等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。 图1、2 计算机仿真得１2脉冲UＰＳA相得输入电压、电流波形
二、实测数据分析。 以上计算为理想状态,忽略了很多因数,如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表: 某型号大功率UPS谐波实测数据表： 从以上两表对比可得,6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为１1次谐波,与理论计算结果一致。6脉5次谐波实测值较计算值偏大,12脉１1次谐波实测值与计算值相同。 三、谐波分析与改良对策 谐波可能造成配电线缆、变压器发热,降低通话质量,空气开关误动作，发电机喘振等不良后果；谐波按电流相序分为+序（３k＋1次，k为０与正整数)、-序(3k+2次，k为0与正整数)、0序（3ｋ次，k为正整数)。 +序电流使损耗加重，—序电流使电机反转、发热,０序电流使中线电流异常增大。 从实测值可见,6脉整流器5次谐波最大，可加装５次滤波器来抑制谐波;12脉整流器１１次谐波最大，可加装１1次滤波器来抑制谐波。滤波器原理图如下： 图:常用得LＣ滤波器原理图 某型号大功率UPS加装滤波器后谐波对比表如下:
6脉动整流与12脉动整流
６脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别 一、理论推导 １、6脉冲整流器原理: 6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成得全桥整流,由于有６个开关脉冲对６个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流、 当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程与电流脉动,假定交流侧电抗为零,直流电感为无穷大,延迟触发角a为零,则交流侧电流傅里叶级数展开为: (１—1) 由公式(1-1)可得以下结论: 电流中含６K？1(k为正整数)次谐波,即5、7、11、１3。。。等各次谐波,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。 图1、1 计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形 ２、1２脉冲整流器原理: 12脉冲就是指在原有６脉冲整流得基础上,在输入端、增加移相变压器后在增加一组６脉冲整流器,使直流母线电流由1２个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流。
下图所示I与IＩ两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成12相整流电路、 1２脉冲整流器示意图(由2个6脉冲并联组成) 桥1得网侧电流傅立叶级数展开为: (１—2) 桥II网侧线电压比桥Ｉ超前３0？,因网侧线电流比桥I超前３0？ (1—３) 故合成得网侧线电流 (1—4) 可见,两个整流桥产生得5、7、1７、19、.。。次谐波相互抵消,注入电网得只有１2k？１(ｋ为正整数)次谐波,即1１、１3、２３、25等各次谐波,且其有效值与与谐波次数成反比,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数、
图1。2 计算机仿真得12脉冲UＰS A相得输入电压、电流波形 二、实测数据分析。 以上计算为理想状态,忽略了很多因数,如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角,交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。 理论计算谐波表: 某型号大功率UPＳ谐波实测数据表: 从以上两表对比可得,6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波,与理论计算结果一致。6脉5次谐波实测值较计算值偏大,12脉11次谐波实测值与计算值相同。 三、谐波分析与改良对策 谐波可能造成配电线缆、变压器发热,降低通话质量,空气开关误动作,发电机喘振等不良后果;谐波按电流相序分为+序(3k+1次,k为０与正整数)、－序(3ｋ+2次,k为0与正整数)、０序(3k次,k为正整数)。 +序电流使损耗加重,－序电流使电机反转、发热,0序电流使中线电流异常增大。 从实测值可见,6脉整流器5次谐波最大,可加装5次滤波器来抑制谐波;12脉整流器11次谐波最大,可加装11次滤波器来抑制谐波、滤波器原理图如下: