双桥十二脉动整流器原理.pdf

双桥十二脉动整流器原理 0 引言 十二脉冲整流技术的发展由来已久，早在 70 年代初期，当大功率可控硅发 展成熟之际，人们就已经发现了可控硅整流器在将交流电转换为直流电的同时， 产生了大量的谐波电流注入到电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它 负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方法，希望去除掉整流器产生的谐波 电流。 在当时的技术水平和条件下，只有两种解决方案：其一是采用两套整流器通 过不同相位的叠加，以便消除 H5、H7 次谐波，也就是 12 脉冲整流器；另外一 种方案就是采用 LC 型的无源滤波器，试图消除（主要是）H5 和（部分的）H7 以及少量的其它更高次的谐波。这在当时算是比较先进的技术。 1 十二脉冲整流器原理 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。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。 桥 1 的网侧电流傅立叶级数展开为： iIA=iIa=2′31/2/p′Id( sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/13sin13wt-1/17 Sin17wt-1/19sinwt+…) 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°： iIA=2′31/2/p′Id( sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+1/13sin13wt+1/17Sin17 wt+1/19sinwt+…) 故合成的网侧线电流 iA=iIA+iIIA=4′31/2/p(sinwt+1/11sinwt+1/13sin13wt+…) 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，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。 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。 图 1 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： (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°: (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 等次谐波相互抵消，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。 图 1.2 计算机仿真的 12 脉冲 UPS A 相的输入电压、电流波形 2 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%