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:
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。
12脉冲整流器示意图(由2个6脉冲并联组成)
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。
三、谐波分析和改良对策
谐波可能造成配电线缆、变压器发热,降低通话质量,空气开关误动作,发电机喘振等不良后果;谐波按电流相序分为+序(3k+1次,k为0和正整数)、-序(3k+2次,k为0和正整数)、0序(3k次,k为正整数)。
+序电流使损耗加重,-序电流使电机反转、发热,0序电流使中线电流异常增大。
从实测值可见,6脉整流器5次谐波最大,可加装5次滤波器来抑制谐波;12脉整流器11次谐波最大,可加装11次滤波器来抑制谐波。滤
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