12脉冲变压器 谐波分量
不对称式P型12脉冲自耦整流变压器
不对称式 P型 12脉冲自耦整流变压器摘要：多脉冲整流技术在工业大功率AC/DC变换、直流电机驱动等场合应用广泛，通过构造多电平阶梯状输入电流，可有效抑制网侧电流谐波。
文章介绍一种基于不对称式12相电压合成方法的P型自耦整流变压器，并对该变压器的电压矢量、绕组匝比关系以及整流系统的输入输出特性进行了分析。
关键词：自耦变压器整流器匝比关系电压矢量 P型结构1 不对称式P型12脉变压整流器拓扑结构图1为不对称式P型12脉变压整流器的拓扑结构。
该新型12脉变压整流器包含两个主要部分：不对称式P型12脉自耦整流变压器和三相整流单元。
三相自耦整流变压器为封闭的P型（多边形）结构，每相含原边和副边2个绕组。
三相整流单元包括主三相整流桥B1和辅三相整流桥B2。
主三相整流桥电流流过的时间比辅三相整流桥长，承担主要功率变换。
三相输入交流电接入变压器原边的ap,bp,cp输入端，该组电压称为主三相电压（Vap,Vbp,Vcp），同时该组三相电压接入主整流桥的输入端。
通过自耦变压器副边电压与原边电压相量之和构造辅助三相电压（Vas,Vbs,Vcs），该组三相电压接入辅整流桥的输入端。
不同时区，不同的主、辅电压矢量之和构成12相输出线电压矢量，主辅整流桥的二极管依据线电压矢量的切换顺序依次选通，输出电压为各时区内线电压的最大值，从而输出含12个脉动的直流电压，由于同一时刻仅一个线电压输出，不需要平衡电抗器。
图1 不对称式P型12脉变压整流器图2为该绕组在三相铁心上的绕制示意图，同一铁心柱上的绕组绕制方向相同。
每相上原边绕组中间抽头（ap,bp,cp），副边绕组中间抽头（as,bs,cs），其中抽头匝数均为总匝数的一半。
A相原边起始端与B相副边起始端相连为a1，B相原边起始端与C相副边起始端相连为b1，C相原边起始端与A相副边起始端相连为c1；A相原边终末端与C相副边终末端相连为a2，B相原边终末端与A相副边终末相连为b2，C相原边终末端与B相副边终末端相连为c2。
UPS的谐波的产生与治理
UPS的谐波的产生与治理1谐波的定义随着电力电子技术的发展，大功率普通晶闸管VTH、门极可关断晶闸管GTO、电力场效应晶体管MOSFET、电力晶体管GTR、IGBT 等技术的广泛应用，大量非线性负载的增加，使得电力系统波谐波是指供电系统中所含有的频率为基波的整数倍的电量，一般是指对周期性的非正弦电量进行傅里叶级数分解，除了得到与电网基波频率相同的分量，还得到一系列大于电网基波频率的分量，这部分电量称为谐波。
谐波频率与基波频率的比值(n=fn/f1)称为谐波次数。
分解后的谐波通常称为n次谐波，此处的"即是谐波次数。
一般指从2次到50次范围力口5次谐波电压(电流)的频率是250Hz，7次谐波电压(电流)的频率是350Hz，超过13次的谐波称为高次谐波。
2UPS谐波的产生UPS主要由整流电路、逆变电路、控制电路、充电电路、电池组、旁路系统组成。
目前中大功率三迸三出UPS的整流电路通常采用晶闸管相控整流电路，常用的整流电路有三相全桥6脉冲整流电路和六相全桥12脉冲整流电路等。
相控整流技术的优点在于结构简单控制技术成熟，但由于交流输入功率因数较低，会产生大量的谐波电流，对电网产生较大的污染。
中大型三迸三出UPS输入整流器采用三相全桥6脉冲可控整流电路的，其输入功率因数是由换相重叠角γ和控制角α来决定的。
换相重叠角γ是指三相整流电路中两相电压共同导通的时间;控制角α表示触发延时时间，即从正弦波过零开始到晶闸管触发导通之间这段晶闸管不导通的时间。
相控整流电器的功率因数为如果换相重叠角γ很小，可以忽略不计时，则相控整流器的功率因数表达式为cosφ=cosα说明整流器的功率因数主要与控制角的余弦有关，控制角愈小，功率因数愈大;反之则功率因数愈小。
实际上，在整流电路中，除了存在整流电压与整流电流之间的相位差之外。
还存在着由于高次谐波电流引起的电流波形畸变问题，可以用电流畸变系数p进行计算。
电流畸变系数p如下式所示。
12脉波整流变压器两种联接办法对谐波电流的影响
12脉波整流变压器两种联接办法对谐波
电流的影响
两种联接办法对谐波电流的影响
抱负状况下，12脉波整流电路作业进程中，不会在网侧发作5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，因为变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗不简略做到很一同，使得作业时存在着严峻的负荷分配不均的疑问。
需求经过晶闸管相控或丰满电抗器的励磁调度来纠正这种过错，然后致使二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严峻地坚持为30deg;，使得网侧依然存在5次和7次谐波电流。
关于等值12脉波整流电路，因为变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗简略做到一同，而不会损坏12脉波的对称性。
1。
12脉串联整流装置的谐波量化分析
波含量
１ 整流电路产生的谐波含量特点 整流电路中的晶闸管元件， 会在电路产
生一定的谐波电流，谐波大小又与交流侧 是否存在电感相关。因此在忽略和计及交 流侧电感情况下，其产生的谐波明显不同。 １．１ 交流侧无电感
由式（２）写出交流侧电流，以 ｂ 相正半 轴为例，其表达式。
已知整流变压器二次侧 ib 电流，通过一 系列运算，可求出一次侧电流的傅里叶分解， 从而得到基波各次谐波的有效值表达式。
从上式可看出，在交流侧没有电感情 况下，由双桥串联而成的 １２ 脉动的整流电 路产生的注入系统的谐波只有 １２ｎ ± １ 次，
ia＝Id－iK 逐 渐 减 小 ，当 iK 增 大 到 Id，ia＝0， Ｖ Ｔ １ 关断，换相结束。
下面对重叠角的计算进行推导，以自 然换相点 a 作为坐标原点，相邻两相电压 表达式为
因此 将式代入上式，可计算出
当时
ωt＝０，由
i
＝
K
０
解得
ｋ，代入上式得
（２）
换相结束
，
i
＝
K
I
，
d
对
iK
进行计算
突变，ａ 相电流从负载电流 Id 逐渐减小到 ０， ｂ 相电流从 ０ 逐渐增加到 Id，这段时间 ＶＴ１、 ＶＴ２ 同时导通，相当于 ａ 和 ｂ 相短路，两相
间
电压为
u
－
b
u
，
a
它
在
两相
组成
的电
路中
产
生
环
流
ik，由
于回
路中存在两个来自电感L，T
12脉波整流电路谐波治理方案研究
12脉波整流电路谐波治理方案研究Study on12-pulse rectifier circuit harmonic control plan吴畏文冲刘超WU Wei，WEN Chong，LIU Chao（广西电力职业技术学院，广西南宁市530007）（广西崇左市供电局，广西崇左市532200）（Guangxi Electric Power Institue Of V ocational Training，Nanning530007，China）（Guangxi Chongzuo Power Supply Bureau，Chongzuo532200，China）摘要：广西崇左网区，存在着许多电解锰一类的企业，其非线性负荷在运行过程中会产生谐波，对整个网区都造成污染。
通过对这类污染源的运行环境的了解，谐波的测试和分析以及仿真研究，针对电解锰行业用电特点，在各种谐波治理方式中，找出了一种性价比较高，而且企业也易于接受的治理方式，以点带面，逐步推广。
关键词谐波污染；Matlab仿真；谐波治理[课题项目]本文是广西壮族自治区教育厅科研项目课题“电网谐波治理”的研究报告之一。
Abstract：Guangxi Chongzuo power grid area,there are many electrolytic manganese kind of enterprise,the nonlinear load in the operation process will generate harmonic wave,the power grid area are cause pollution.Through this kind of pollution sources to the operating conditions of understanding,harmonic of testing and analysis and simulation,in view of the electrolysis manganese industry consumption characteristics,in all kinds of harmonic governance mode,find out a low cost and high performance,and enterprise also easy to accept the governance mode, from point to area,and gradually promotion.Key words：harmonic pollution；Matlab simulation；harmonic management [Project]This paper is the Guangxi Zhuang autonomous region provincial scientific research project topics"The Harmonic Management"one of the research report.0引言广西壮族自治区崇左市锰矿资源丰富，初步探明储量1.49亿吨，居全国第一。
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。
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。
UPS主要参数
Pf=0.5 lead, upper limit reduced kVA, reduced kW
0.373
Pf=0.906 lead reduced kVA, rated kW
kW
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
0.227 35
Pf=1 reduced kVA, rated kW
rated kW limit
kVAR leading
Safe operating area limit can be exceeded for transient loads as described in “Technical Specification of Paradigm 400
30~120kVA” V1.4
Leading Pf de-rate profile
输入电压范围宽可减小电池放电机会，延长电池寿命。
2、旁路允许电压范围：典型10％以内
为确保能执行安全的逆变⇌旁路切换操作
2
Emerson Confidential
主要参数：输入特性
3、输入功率因数：
6脉冲可控硅整流：0.8滞后（满载） 6脉冲＋5次谐波滤波器:0.93滞后（满载） 12脉冲可控硅整流:0.85滞后（满载） 12脉冲＋11次谐波滤波器:0.85滞后（满载） 带PFC的IGBT整流:0.99滞后（满载） 功率因数低，输入无功功率大，谐波电流污染电网，影响干扰其它设备。 可控硅整流的可靠性最高,带PFC的IGBT整流器的可靠性最低。
UPS系列培训
UPS主要参数
主要参数：输入特性
1、主路输入电压范围：
采用可控硅整流器设计的UPS为－15％，＋10％（满载且不允许出现 任何形式的电池放电现象）；采用脉宽调制IGBT型整流器设计的UPS 的典型值为-20%，+25% （满载且不允许出现任何形式的电池放电现 象),在-45%－-20%以内降额使用
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12脉冲变压器谐波分量
12脉冲变压器是一种特殊的变压器，它的输入端和输出端之间的电压波形是由12个脉冲组成的，每个脉冲的宽度为1/12个周期，因此也被称为12脉冲变压器。
在这种变压器中，由于脉冲宽度的限制，可能会存在谐波分量。
谐波分量是指频率是基波频率整数倍的分量。
对于12脉冲变压器，其基波频率为输入电压频率的1/12。
因此，在12脉冲变压器中可能存在的谐波分量频率包括基波频率的整数倍，即：
f = 1/12 × n
其中，n为正整数，表示基波频率的整数倍。
例如，当输入电压频率为50 Hz时，基波频率为1/12 × 50 = 4.17 Hz，因此可能存在的谐波分量频率为：
f = 1/12 × 1 = 0.083 Hz
f = 1/12 × 2 = 0.167 Hz
f = 1/12 × 3 = 0.250 Hz
f = 1/12 × 4 = 0.333 Hz
f = 1/12 × 5 = 0.417 Hz
f = 1/12 × 6 = 0.500 Hz
f = 1/12 × 7 = 0.583 Hz
f = 1/12 × 8 = 0.667 Hz
f = 1/12 × 9 = 0.750 Hz
f = 1/12 × 10 = 0.833 Hz
f = 1/12 × 11 = 0.917 Hz
需要注意的是，谐波分量的大小取决于输入电压的波形和变压器的设计参数，因此在实际应用中需要进行具体的分析和计算。