6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别

合集下载

脉冲与12脉冲区别

脉冲与12脉冲区别

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)组成得全桥整流,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与电流脉动,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:

(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,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒

数。

图1。1计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形

2、12脉冲整流器原理:

12脉冲就是指在原有6脉冲整流得基础上,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与II两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成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)

桥1得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)

故合成得网侧线电流

(1-4)

可见,两个整流桥产生得5、7、17、19、、、、次谐波相互抵消,注入电网得只有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,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。

图1.2 计算机仿真得12脉冲UPS A相得输入电压、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。

6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲12脉冲可控硅整流器原理与区别6脉冲和12脉冲可控硅整流器是一种用于交流电转直流电的电力电

子装置。它们的主要原理和区别如下:

1.原理

可控硅整流器是一种半电压型整流装置,通过控制可控硅的导通角,

改变可控硅导通时间的方式,将交流电转换成直流电。可控硅整流器的主

要控制参数有触发脉冲角度和触发脉冲宽度。

6脉冲可控硅整流器的原理是在单相交流电源上,通过两组互相相差60°的三相整流方式,使得输出的直流电压带有6个整流脉动。

12脉冲可控硅整流器的原理是通过两个直流电枢和两组互相相差30°的三相整流方式,在一个周期内产生12个整流脉动,从而减小了脉动幅值,得到了更平滑的直流输出电压。

2.区别

2.1.输出电压波形

6脉冲可控硅整流器的输出电压波形带有6个整流脉动,脉动幅值较大,相对于12脉冲可控硅整流器而言,输出的直流电压波动较大。

12脉冲可控硅整流器通过在一个周期内产生12个整流脉动,脉动幅

值较小,输出的直流电压波动较小。相对于6脉冲可控硅整流器而言,得

到了更平滑的直流输出电压。

2.2.输出电流波形

6脉冲可控硅整流器的输出电流波形带有6个整流脉动,脉动幅值较大。

12脉冲可控硅整流器的输出电流波形带有12个整流脉动,脉动幅值更小。

2.3.效率

12脉冲可控硅整流器相对于6脉冲可控硅整流器而言,由于输出电压波动更小,脉动幅值更小,因此具有更高的效率。

2.4.成本

12脉冲可控硅整流器相对于6脉冲可控硅整流器而言,由于结构复杂性更高,需要控制电路和相应的控制技术,所以成本更高。

综上所述,12脉冲可控硅整流器相对于6脉冲可控硅整流器来说,输出的直流电压和电流波动更小,效率更高,但成本也更高。在实际应用中,可根据需求和成本的考虑来选择合适的可控硅整流器。

UPS_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别

UPS_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别

UPS 6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT 整流器技术区别

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。

三相桥式整流电路忽略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:

iA=2⨯31/2/π⨯Id( sinwt -1/5sin5wt -1/7sin7wt +1/11sin11wt +1/13sin13wt -

1/17Sin17wt -1/19sinwt +…) (1-1)

由此可得以下简洁的结论:电流中含6k ±1(k 为正整数)次谐波,各次谐波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。

2、12脉冲整流器

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。

电池及 逆变器 输入

电池及 逆变器 输入 II

桥1的网侧电流傅立叶级数展开为:

iIA=iIa=2⨯31/2/π⨯Id( sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+

1/13sin13wt-1/17Sin17wt-1/19sinwt+…) (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︒。

iIA=2⨯31/2/π⨯Id( sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+

6脉冲与12脉冲整流

6脉冲与12脉冲整流

6脉冲、12脉冲整流器原理与区别

摘要:本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。

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:

xLx (jHiiat--sin S M--dn7at + —siiillai + —一-—smlT^t一- del 知

5 7 11 13 1719

(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。

桥1的网侧电流傅立叶级数展开为:

■ Ij ■ tiuird ' wEdar- '、血_01 * ' Mtd lor * ' fiitl 如

+ . .}

iA n 4

5 7 11 13

17 IP

f

(1-2)

600 0 400,0

200 0 W 0.0 ^200,0

-400.0 600 0 400 O 200,0 £ 0.0 -200 0 -4 00 0

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 流器,

6脉动整流与12脉动整流

6脉动整流与12脉动整流

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)组成得全桥整流,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与电流脉动,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:

(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,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。

图1、1 计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形

2、12脉冲整流器原理:

12脉冲就是指在原有6脉冲整流得基础上,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与II两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成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)

桥1得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)

故合成得网侧线电流

(1—4)

可见,两个整流桥产生得5、7、17、19、.。。次谐波相互抵消,注入电网得只有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,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数、

图1。2 计算机仿真得12脉冲UPS A相得输入电压、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。

12脉冲整流

12脉冲整流

大功率UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器的区别

艾默生网络能源有限公司UPS 产品部 温顺理

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:

(1)

由公式(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。 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。

...)19sin 19

1

17sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--⨯⨯⨯

=t t t t t t t I i d A ωωωωωωωπ

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、…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_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别

UPS_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别

UPS_6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT整流器技术区别UPS 6脉冲整流器、12脉冲整流器和IGBT 整流器技术区别

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。

三相桥式整流电路忽略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:

iA=2?31/2/π?Id( sinwt -1/5sin5wt -1/7sin7wt +1/11sin11wt +1/13sin13wt -

1/17Sin17wt -1/19sinwt +…) (1-1)

由此可得以下简洁的结论:电流中含6k ±1(k 为正整数)次谐波,各次谐波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。

2、12脉冲整流器

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。

电池及逆变器输⼊

电池及逆变器输⼊ II

桥1的⽹侧电流傅⽴叶级数展开为:

iIA=iIa=2?31/2/π?Id( sinwt-1/5sin5wt-1/7sin7wt+1/11sin11wt+

1/13sin13wt-1/17Sin17wt-1/19sinwt+…) (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?。

iIA=2?31/2/π?Id( sinwt+1/5sin5wt+1/7sin7wt+1/11sin11wt+

6脉冲与12脉冲区别

6脉冲与12脉冲区别

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)组成得全桥整流,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与电流脉动,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:

(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,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒

数。

图1、1 计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理:

12脉冲就是指在原有6脉冲整流得基础上,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与II两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成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)

桥1得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)

故合成得网侧线电流

(1-4)

可见,两个整流桥产生得5、7、17、19、、、、次谐波相互抵消,注入电网得只有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,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。

图1、2 计算机仿真得12脉冲UPSA相得输入电压、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。

UPS电源6脉冲整流器和12脉冲整流器的优劣分析

UPS电源6脉冲整流器和12脉冲整流器的优劣分析

UPS电源6脉冲整流器和12脉冲整流器的优劣分析

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。

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。

某型号大功率UPS谐波实测数据表:

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。

通过对6脉冲和12脉冲的整流和滤波的对比,我们明显看出,6脉冲和12脉冲具有以下的不用的优缺点:

1、6脉冲SCR整流很大,较低谐波畸变严重

2、12脉冲SCR整流+30°移相变压器+11次谐波滤波器较小高谐波抑制效果较好移相变压器谐波抑制效果不如输入隔离变压器

3、12脉冲SCR整流+输入隔离变压器+11次谐波滤波器+13次谐波滤波器很小最高:

(1) 输入总谐波畸变很低(2) 功率因数较高

(3) 可靠性高、技术成熟(4) 相对成本低体积较大

5、6脉冲SCR整流+混合滤波器最小较低谐波抑制效果非常好,输入总谐波畸变很低

(1) 存在误补偿问题(2) 可靠性不高

(3) 系统效率低(4) 成本太高

性能对比列表:

从上表可以看到,12脉冲整流器在多项性能指标上均优于6脉冲整流器。12脉冲整流技术自70年代诞生自今,经过不断改进和完善,现已逐渐成为大功率UPS整流器的优选技术。

综上所述,12脉冲整流器先天具有谐波低、可靠性高的优点。

6脉动整流与12脉动整流

6脉动整流与12脉动整流

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:

(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。

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)

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、...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

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。

6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别

摘要:本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。

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:

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。

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

桥1的网侧电流傅立叶级数展开为:

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?

故合成的网侧线电流

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

6脉冲,12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲,12脉冲可控硅整流器原理与区别

6脉冲,12脉冲可控硅整流器原理与区别6脉冲、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:

(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。

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) 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、...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、电流波形二、实测数据分析。

6脉冲和12脉冲的区别

6脉冲和12脉冲的区别

6脉冲、12脉冲可控硅整流器的技术比较

一、6脉冲整流器技术原理

6脉冲是指以6个可控硅(晶闸管)组成的全整流桥,由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别进行控制,所以叫6脉冲整流。整流原理及整流波形如下所示:

二、12脉冲整流器技术原理

12脉冲是指在原有6脉冲的基础上,在输入端增加了移相变压器之后再增加一组之后以6脉冲整流器,使得整流由12脉冲整流器完成,因此叫12脉冲整流。

三、6脉冲整流器以及12脉冲整流器的谐波分析理论计算谐波表:

某型号大功率UPS谐波实测数据表:

四、6脉冲整流器与12脉冲整流器的比较

五、结论

终上所述,12脉冲整流器比12脉冲整流器具有更好的谐波抑制功能,对电网的干扰更少,从而大大减少设备因电网干扰而导致的停机、误跳闸风险以及寿命的减少等,但由于结构及控制更复杂,增加了1组6脉冲整流器以及移相变压器,导致成本上升较多。12脉冲整流器的适应环境更加广泛,在恶劣的环境下更具有应有优势!

6脉冲和12脉冲的比较

6脉冲和12脉冲的比较

(一) 6脉冲整流器的原理。参照图1A 图1B

图1A 为电流源型变频器中常用的6脉波晶闸管电流源型蒸馏电路结构,图1B 为该电路典型的输入波形,输入电流中含有很好的谐波分量,输入电流的5次谐波可达20%,7次谐波可达12%(见图3)。由于晶闸管的快速换相,还会产生一定的高次谐波,可达35次谐波以上,高次谐波会对电话等通信线路产生一定的干扰。整流电路总的谐波电流失真约为30%,所以一般要设置输入谐波滤波器。滤波器体积庞大且影响系统的效率,额外增加投资,滤波器的设计与电网参数和负载工况都有关系,一旦参数和工况发生变化,滤波器又得重新调整,十分不便,且影响滤波效果。

(二)12脉波整流器的原理 在图2A 中,整流器由两组晶闸整流串联而成,分别由输入变压器的两组二次绕组(星形和三角形互差30°电角度)供电。

这种整流电路的优点是把整流电路的脉波数由6提高到12,从而大大改善输入电流波形(见图2B ),降低输入谐波电流,总谐波电流失真约10%左右(见图3)。虽然12脉波整流电路的谐波电流必然谐波结构的大大下降,但还不能达到IEEE519—1992标准规定的在电网短路电流小于20倍负载电流时,总谐波电流失真小于5%的要求。因此,一般也要安装谐波滤波装置。

三 12脉冲整流器与6脉冲的优势差异分析 (一)比6脉冲更具有环保概念

1 电流高谐波成份少,所以不电网电源。

2 有12脉冲整流装置,故输入功因率高大约≥0.85,因此总体效率亦比6脉冲整流器高。 (二)成本较高

1 由图1 A 及图2A 所示,12脉冲整流器必须加Δ及у双硫组变压器,故变压器成本较高。

UPS 6脉与12脉区别

UPS 6脉与12脉区别

大功率UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器的区别

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:

(1)

由公式(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。 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。

...)19sin 19

1

17sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--⨯⨯⨯

=t t t t t t t I i d A ωωωωωωωπ

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、…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。

6与12脉冲整流器原理

6与12脉冲整流器原理

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:

(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。

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)

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、...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

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。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

6脉冲、12脉冲可控硅整流器原理与区别

2007-2-8 10:36:00文/厂商稿出处:

摘要:本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。

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:

(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。

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)

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、...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:

某型号大功率UPS谐波实测数据表:

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。滤波器原理图如下:

图:常用的LC滤波器原理图

某型号大功率UPS加装滤波器后谐波对比表如下:

从上表可以看出,加装滤波器对谐波抑制作用非常明显。

需要特别指出的是:6脉冲+5次谐波滤波器的配置可以达到9%左右的谐波要求,但是由于5次谐波(250Hz)滤波器的电容容值较大,在UPS负载较轻(<15%额定负载)时,整流器输入

电流会超前输入电压,如果发电机的励磁绕组采用自励方式,很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6脉冲+5次谐波滤波器方案不建议在UPS负载较轻时使用。当实际负载较轻时,可将5次谐波滤波器从整流器上脱出。

而单独的12脉整流器也可达到10%左右的电流谐波指标,但是没有大电容的LC电路,避免了与发电机的励磁正反馈效应。

采用12脉冲整流器+11次谐波器可达到小于4.5%的电流谐波指标。单次谐波和总谐波含量均满足IEC61000-3-4的指标要求。

附表1:在配置不同负载条件下,输入电流谐波总含量数据

附表2:某型号400KVA 12脉冲+11次滤波器UPS输入电流总谐波含量表

影响电网的是谐波电流的绝对值,而不是谐波电流的百分比。由上表可以看出,在满载情况下,谐波电流绝对值最大;在半载及轻载情况下,谐波电流绝对值均不超过100%满载谐波电流绝对值。12脉冲+11次谐波滤波器具有最小的效输入电流总谐波,同时还可避免有源滤波器“误补偿”、系统效率低等缺点,因12脉冲+11次谐波滤波器此对电网的污染最低,适用于可靠性要求较高的场合使用。

四、性能对比:

从上表可以看到,12脉冲整流器在多项性能指标上均优于6脉冲整流器。12脉冲整流技术自70年代诞生自今,经过不断改进和完善,现已逐渐成为大功率UPS整流器的优选技术。全球主流的大功率UPS厂商均推出了12脉冲UPS产品。

终上所述,在投资额充许的情况下,尽量选用12脉整流器加11次滤波器的UPS配置。此种配置满足信息产业部UPS行业标准输入电流谐波成份I类要求(YD/T1095-2000)和国际电工委员会IEC61000-3-4的指标要求。

你所看到的整流变压器,实际上是一台多相整流的变压器。高压可能是Y接,也可能是带有移相线圈的。如果是一台变压器,很可能是六相12脉冲整流的。如果是两台,很可能是12相24脉冲整流的(因为你没有说的很清楚,所以我只能猜着说)。

那么你看到的二次侧是两组线圈,一组接成y接,另一组接成d 接。而且是两组上下分裂排列的。是这样吗?这就是典型的低压上下分裂的分裂变压器。

如果一次侧是星(Y)接。二次侧有一组也是星(y)接,与高压同相位。另外一组是三角(d)接,与y接那组相位角差30度。这样就形成了6相整流。

你所说的什么遏制谐波,当然有作用,但这不是主要的,增加整流相数是主要的。

如果你能提供更多的关于这台变压器的参数数据,我还能给你作进一步的解释。

相关文档
最新文档