大功率工业UPS电源6脉冲与12脉冲的原理与区别（1）

从理论推导、实测数据分析、谐波分析及改进对策、性能对比四个方面详细阐述了6脉波整流器和12脉波整流器的原理和区别，并对大功率UPS的整流技术进行了深入的分析。

2022-12-23 14:39:09

从理论推导、实测数据分析、谐波分析及改进对策、性能对比四个方面详细阐述了6脉波整流器和12脉波整流器的原理和区别，并对大功率工业UPS电源的整流技术进行了深入的分析。
1理论推导
1.16脉冲整流器的原理
6脉冲是指由6个晶闸管(晶闸管)组成的全桥整流，之所以叫6脉冲整流，是因为有6个开关脉冲分别控制6个晶闸管。6脉波整流器的电路结构如图1所示。6脉冲输入电压和电流波形如图2所示。
当忽略三相桥可控硅整流电路的换流过程和电流纹波时，假设交流侧电抗为零， DC电感为无穷大，延迟触发角为零，交流侧电流的傅里叶级数展开如下
从公式(1)可以得出以下结论
电流包含6k ^ 1(k为正整数)次谐波，即第5、7、11、13次谐波。每个次谐波的有效值与谐波数成反比，与基波有效值的比值就是谐波数的倒数。
1.212脉冲整流器的原理
12脉波是指在原有6脉波整流的基础上，在输入端增加一个移相变压器后，再增加一组6脉波整流器，使DC母线电流由12个晶闸管整流，故又称12脉波整流。12脉冲输入电流和电压的波形如图4所示。
如图3所示，I、II三相整流电路通过变压器的不同连接形成12相整流电路。
可以看出，两个全流桥产生的5次、7次、17次和19次谐波相互抵消，只有12次1 (k为正整数)次谐波，即11次、13次、23次和25次谐波注入电网，其有效值与谐波数成反比，而与基波有效值之比是谐波数的倒数。
2测量数据分析
以上计算比较理想，忽略了换相过程、DC侧电流纹波、触发延迟角、交流侧电抗等诸多因素。因此，测量值和计算值之间存在一定的差异。
理论计算的谐波值如表1所示。
某型大功率不间断电源谐波实测数据。
从以上两张表的对比可以看出，工业UPS电源6脉波整流器的更大谐波含量为5次谐波，12脉波整流器的更大谐波含量为11次谐波，与理论计算结果一致。6个脉冲的5次谐波测量值大于计算值，12个脉冲的11次谐波测量值与计算值相同。