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。
![UPS电源](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_0.jpg)
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:
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_1.jpg)
(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。
![UPS电源](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_2.jpg)
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。
![UPS电源](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_3.jpg)
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:
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_4.jpg)
(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°
![](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_5.jpg)
(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。
![UPS电源](http://editerupload.eepw.com.cn/fetch/20160819/961_3_7.jpg)
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%
|
12脉冲谐波含量
|
0%
|
0%
|
9%
|
8%
|
0%
|
0%
|
4%
|
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%
|
12脉冲谐波含量
|
1%
|
1%
|
9%
|
4%
|
1%
|
1%
|
2%
|
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。
关键词:
UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别
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