6與12脈沖整流器原理

1、、理論推導(dǎo)1、6脈沖整流器原理:6 脈沖指以6個可控硅（晶閘管）組成的全橋整流，由于有 6個開關(guān)脈沖對6個可控硅分別控制，所以叫6脈沖整流。當(dāng)忽略三相橋式可控硅整流電路換相過程和電流脈動，假定交流側(cè)電抗為零，直流電感為無窮大，延遲觸發(fā)角 a為零，則交流側(cè)電流傅里葉級數(shù)展開為:J - = 2 x x/j x (fifuiat - siii+ siiillftf + sinlikf 一丄 siidTttf- wiiil 伽用5711131719(1-1)由公式（1-1 ）可得以下結(jié)論：電流中含6K?1（ k為正整數(shù)）次諧波，即5、7、11、13.等各次諧波，各次諧波的有效值與諧波次數(shù)成反比，且與基

2、波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。600 0600 0400 0200 0< 0.0 -200,0400 0RMS: 220 1512脈沖整流器示意圖（由2個6脈沖并聯(lián)組成）惻ft*X400 0 12000M 0.0 200,0-400 0圖1.1計(jì)算機(jī)仿真的6脈沖A相的輸入電壓、電流波形2、12脈沖整流器原理:12 脈沖是指在原有6脈沖整流的基礎(chǔ)上，在輸入端、增加移相變壓器后在 增加一組6脈沖整流器，使直流母線電流由12個可控硅整流完成，因此又稱為 12脈沖整流。下圖所示I和II兩個三相整流電路就是通過變壓器的不同聯(lián)結(jié)構(gòu)成12相整流電路。橋1的網(wǎng)側(cè)電流傅立葉級數(shù)展開為:% 力一疋厶3厲|

3、0( 占應(yīng)|5砂2 血血 +丄ainl Ixr * 丄sinl Jdf 丄 ridTKtf _ 丄 jt rf57HB1719(1-2)橋II網(wǎng)側(cè)線電壓比橋I超前30?,因網(wǎng)側(cè)線電流比橋I超前30?打5*II1Jr(1-3)故合成的網(wǎng)側(cè)線電流suil3at .13十打怕=4x'x x(sui 血卡sui 1 laf +jt11(1-4)可見，兩個整流橋產(chǎn)生的5、7、17、19、 次諧波相互抵消，注入電網(wǎng)的 只有12k?1（ k為正整數(shù)）次諧波，即11、13、23、25等各次諧波，且其有效值 與與諧波次數(shù)成反比，而與基波有效值的比值為諧波次數(shù)的倒數(shù)。圖1.2計(jì)算機(jī)仿真的12脈沖UPS A

4、相的輸入電壓、電流波形、實(shí)測數(shù)據(jù)分析。以上計(jì)算為理想狀態(tài)，忽略了很多因數(shù)，如換相過程、直流側(cè)電流脈動、觸 發(fā)延遲角，交流側(cè)電抗等。因此實(shí)測值與計(jì)算值有一定出入。理論計(jì)算諧波表:謂謹(jǐn)次數(shù)5tli"hllrh13di17th19th2 Sth6詠神諧諛含量149騎物5妬4%詠沖諧族含量0暢0%9嶺80滋0騙4%某型號大功率UPS諧波實(shí)測數(shù)據(jù)表:酋波次數(shù)5th可h11thISth15 thISth疔量沖諧襪含量32怖3嵋2%竝廉沖諧濃含量11%9帰42從以上兩表對比可得，6脈整流器諧波含量最大為5次諧波、12脈整流器強(qiáng) 度最大為11次諧波，與理論計(jì)算結(jié)果一致。6脈5次諧波實(shí)測值較計(jì)算值偏大

5、， 12脈11次諧波實(shí)測值與計(jì)算值相同。、諧波分析和改良對策諧波可能造成配電線纜、變壓器發(fā)熱，降低通話質(zhì)量，空氣開關(guān)誤動作，發(fā) 電機(jī)喘振等不良后果；諧波按電流相序分為 +序（3k+1次，k為0和正整數(shù)）、- 序（3k+2次，k為0和正整數(shù)）、0序（3k次，k為正整數(shù)）。+序電流使損耗加重，-序電流使電機(jī)反轉(zhuǎn)、發(fā)熱，0序電流使中線電流異常增大從實(shí)測值可見，6脈整流器5次諧波最大，可加裝5次濾波器來抑制諧波; 12脈整流器11次諧波最大，可加裝11次濾波器來抑制諧波。濾波器原理圖如 下：圖：常用的LC濾波器原理圖某型號大功率UPS加裝濾波器后諧波對比表如下:諧波次數(shù)3凸5th21護(hù)1嚴(yán)19thTo

6、tdIECtiOOO要求21.6%1077.2%3 1%2%1曲1.1%<5脈沖諧波含雖32%3%8%3%4%2%>30%酉脈整流器+5次濾液 器2%1%7%37.擬亦12脈沖諧波含量1%1545%1%10%12脈整疣器+11次濾 波器1%3%2%4.5%從上表可以看出，加裝濾波器對諧波抑制作用非常明顯。需要特別指出的是：6脈沖+5次諧波濾波器的配置可以達(dá)到 9%左右的諧波 要求，但是由于5次諧波（250Hz）濾波器的電容容值較大，在UPS負(fù)載較輕（<15% 額定負(fù)載）時(shí)，整流器輸入電流會超前輸入電壓， 如果發(fā)電機(jī)的勵磁繞組采用自 勵方式，很容易產(chǎn)生電樞正反饋效應(yīng)，發(fā)電機(jī)輸出

7、電壓會異常升高，導(dǎo)致發(fā)電機(jī) 進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)而停機(jī)。因此6脈沖+5次諧波濾波器方案不建議在 UPS負(fù)載較輕 時(shí)使用。當(dāng)實(shí)際負(fù)載較輕時(shí)，可將 5次諧波濾波器從整流器上脫出。而單獨(dú)的12脈整流器也可達(dá)到10%左右的電流諧波指標(biāo)，但是沒有大電容 的LC電路，避免了與發(fā)電機(jī)的勵磁正反饋效應(yīng)。采用12脈沖整流器+11次諧波器可達(dá)到小于4.5%的電流諧波指標(biāo)。單次諧 波和總諧波含量均滿足IEC61000-3-4的指標(biāo)要求。附表1:在配置不同負(fù)載條件下，輸入電流諧波總含量數(shù)據(jù)巔入諧波總含量空載2沁蠡百脈沖50%>30%由脈沖+5次謔減誥±50%如久仔20%10-12%顧神2嘆15%12%9.5脈

8、沖+11孜濾波 器1215%8*12%3”鉄4.5%附表2:某型號400KVA 12脈沖+11次濾波器UPS輸入電流總諧波含量表旬載百另比電池諧波分星THDI%總諧波電濟(jì)細(xì)對值100%4.533A75%欽2SA50%3%29A亦10%30%12%27A影響電網(wǎng)的是諧波電流的絕對值，而不是諧波電流的百分比。由上表可以看 出，在滿載情況下，諧波電流絕對值最大；在半載及輕載情況下，諧波電流絕對 值均不超過100%滿載諧波電流絕對值。12脈沖+11次諧波濾波器具有最小的效 輸入電流總諧波，同時(shí)還可避免有源濾波器“誤補(bǔ)償”、 系統(tǒng)效率低等缺點(diǎn)，因 12脈沖+11次諧波濾波器此對電網(wǎng)的污染最低，適用于可靠

9、性要求較高的場合使 用。四、性能對比:瑣目聯(lián)3!械器說 瀕器匕鮭流器打1次12脈整爲(wèi)器+1!挨碗鞋的技朮憂勢的愉入電瞬諧據(jù)含覽< 1QW<4J5%由于整建涯波型貫號引入市電電珂舍迭成電網(wǎng)IT薦柴5由就而造J®大塑的高伏諧誰電翻遜空 個謖電系贛。向此，將合譴威湧過中蟻兇電流過流 涇電動機(jī)金豔異當(dāng)扶熱，為解決上迷問題；建蛙配 置12棘神楚謊據(jù)加丈諧便港渡關(guān)，從而確保用戶 電網(wǎng)的供電血達(dá)到“疑色電號標(biāo)準(zhǔn)2*濮較大輻射到電附輸只電擬諧液含量厶高次諧族合在編入毘力變壓器.電菱上產(chǎn)生昭加迪 損，追威輕遞區(qū)燙3笑電機(jī)宕機(jī)易瞬免了矗慨望據(jù)的正反鍛效應(yīng)4 *引福開關(guān)謂島不幕發(fā)電機(jī)彎量大，聲求核電機(jī)的容量更小朋g瞄 配置捷電機(jī)的容盤厲脈沖整涼器UPS需1 £倍以上油機(jī)容量 12脈沖整流器只髒1 5倍濁機(jī)容疑占.UPMS入開配査增加不増加由于你恥沖整眾轎入烽値電瀰較大，燙圧器，斷跨 器”電羞等均需峰瀕慄用從而銀投費(fèi)費(fèi)用増 加.紋諛電壓較犬1血沖整戲器祐出的直流電壓的絞謹(jǐn)是（5關(guān)