大功率工业UPS电源6脉冲与12脉冲的原理与区别（2）

发明内容从理论推导，测量数据分析，谐波分析和改进，将详细描述三个脉冲和12个脉冲整流器的性能，大功率UPS的整流技术深刻。

2022-12-24 11:34:35

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。
谐波分析及改进对策
谐波可能造成配电电缆和变压器发热、通信质量下降、空气开关误动作、发电机浪涌等不良后果；根据谐波电流的相序，分为正序(3k 1次，k为0且为正整数)、负序(3k ^ 2次，k为0且为正整数)和零序(3k次，k为正整数)。
正序电流加重损耗，负序电流反向加热电机，零序电流异常增大零线电流。
从实测值可以看出，6脉波整流器的5次谐波很大，可以加入5次滤波器进行谐波抑制。12脉波整流器的11次谐波更大，可以增加11次滤波器来抑制谐波。过滤器的原理图如下：
某型带滤波器大功率UPS谐波对照表如表3所示。
从表中可以看出，添加滤波器对谐波抑制的效果非常明显。
特别是，6脉冲5次谐波滤波器的配置可以满足约9%谐波的要求。但由于五次谐波滤波器的电容较大(250Hz)，当UPS负载较轻(小于15%额定负载)时，整流器的输入电流会好于输入电压。如果发电机励磁绕组采用自励磁方式，容易产生电枢正反馈效应，发电机输出电压会异常升高，导致发电机进入保护状态而停机。因此，当UPS负载较轻时，不建议使用6脉冲5次谐波滤波方案。当实际负载较轻时，五次谐波滤波器可以与整流器分离。
而单个12脉波整流器可以达到10%左右的电流谐波指标，但没有大电容的LC电路，避免了与发电机的励磁正反馈效应。
采用12脉波整流器和11次谐波发生器可以实现小于4.5%的电流谐波指标。一次谐波和总谐波的含量均满足IEC61000-3-4要求，如表4和表5所示。
影响电网的是谐波电流的值，而不是谐波电流的百分比。从表5可以看出，满载时谐波电流值较大。半负载和轻负载情况下，谐波电流值不超过满载谐波电流值的100%。12脉波11次谐波滤波器具有更小的输入电流有效总谐波，同时也可以避免有源滤波器误补偿和系统效率低的缺点。由于12脉波11次谐波滤波器对电网的污染很小，适用于可靠性要求较高的场所。
4性能比较
从表6可以看出，12脉波整流器在很多性能指标上都优于6脉波整流器。12脉波整流技术自20世纪70年代诞生以来，经过不断的改进和完善，逐渐成为大功率UPS整流器的技术。全球主流大功率UPS厂商都推出了12脉UPS产品。5结论
综上所述，在投资充足的情况下，尽量选择12脉波整流器加11阶滤波器的工业UPS电源配置。该配置满足信息产业部UPS行业标准输入电流谐波分量(YD/T1095-2000)的一级要求和国际电工委员会IEC61000-3-4的指标要求。