并联多重12脉可控整流电路
12脉波整流维修说明
12脉波KGPS中频电源控制原理KGPS系列感应加热晶闸管变频装置是利用晶闸管将三相工频交流电能转换为几百或几千赫的单相交流电能。
具有控制方便、运行可靠、效率高等特点，有利于提高产品的产量和质量。
本装置采用全数字控制，扫频启动方式，无须同步变压器等，线路简单，调试方便，负载适应能力强，启动可靠。
应用于铸钢、不锈钢、合金钢的冶炼，真空冶炼，感应加热等不同场合。
1．主电路原理1.1整流电路原理整流电路主要是将50HZ的交流电整流成直流。
由12个晶闸管组成的12脉波串联全控整流电路，输入工频电网电压(400V)，控制可控硅的导通，实现输出0～510V 连续可调的直流电压。
(如图)六相12脉波全控整流桥工作原理当触发脉冲在任意控制角时，其输出直流电压为：Ud = 1.35UaCosaX2式中：Ua = 三相进线电压a-控制角1.2逆变电路原理：该产品采用了并联逆变器，这种逆变器对负载变化适应能力强，见图（4）所示。
它的主要作用是将三相整流电压Ud逆变成单相400-10KC的中频交流电。
一般，由于功率大小、进线电压等原因，逆变可控硅的数量有，四只、八只、十六只三种，即采用单管、串管、并管等技术。
但为了分析方便，将其等效为图（4）电路。
下面分析一下逆变器的工作过程，假设图（4）中，先是①②导通③④截止，则直流电流Id经电抗器Ld，可控硅①②流向Lc谐振回路，Lc产生谐振，振荡电压正弦波。
此时电容器两端的电压极性为左正右负，如果在电容器两端电压尚未过零时之前的某一时刻产生脉冲去触发可控硅③④，此时形成可控硅①②③④同时导通状态，由于可控硅③④的导通，电容器两端的电压通过可控硅③④加在可控硅①②上使可控硅①②两端承受反压而关断，也就是说可控硅①②将电流换给了③④。
换流以后，直流电流Id经电抗器Ld、可控硅③④反向流向LC谐振回路。
电容器两端的电压继续按正弦规律变化，而电容器两端电压极性为左负右正，负载回路中的电流也改变了方向。
电力电子技术-第3章 3.6-8大功率可控整流电路(1)-415
ud 1
ua
ub
uc
O
t
ia
1 2
Id
1 6
Id
udO2
uc'
ua'
ub'
uc'
t
O ia'
O
2020/8/17
1 2
Id
1 6
Id
t
双反星形电路，
=0时两组整流
t 电压、电流波形
电力电子技术
➢ 接平衡电抗器的原因：
太原工业学院自动化系
• 两个直流电源并联时，只有当电压平均值和瞬时值均相 等时，才能使负载均流。
2020/8/17
电力电子技术
太原工业学院自动化系
➢ 双反星形电路中如不接平衡电抗器，即成为六相半 波整流电路/三相双半波整流电路：
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电力电子技术
2020/8/17
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•某 一 时 刻 只 能 有 一 个 晶闸管导电，哪一相电 压高该相上的管子导通； 其余五管均阻断，每管 最 大 导 通 角 为 60o ， 平 均电流为Id /6。
Id
VT32 VT31 VT22 VT21 VT12 VT11 VT34 VT33 VT24 VT23 VT14 VT13
u2 i
u2
u2
Ⅰ
L Ⅱ ud
负 载 Ⅲ
ud
O
i
Id
2Id
+
b)
c)
a)
单相串联3重联结电路及顺序控制时的波形
➢ 从电流i的波形可以看出，虽然波形并未改善，但其
基波分量比电压的滞后少，因而位移因数高，从而提高
3.6 大功率可控整流电路
12脉波整流电路原理
12脉波整流电路原理
12脉波整流电路是一种高效的电力转换技术，它可以将交流电转换为直流电，同时减少了输出的脉动和谐波。
其原理基于三相交流电源的正弦波形，通过控制三相桥式整流器中的开关管，使得每个半周期内都能够有两个开关管被导通，从而实现了12个脉冲的整流。
在12脉波整流电路中，三相桥式整流器是核心部件。
其由6个二极管和6个可控硅组成，分别连接在三相交流电源的对应位置上。
当交流电源中某一相的正半周时，该相对应的可控硅导通，而其他两个可控硅则不导通。
当另外一相出现正半周时，则对应该相的可控硅导通，而前一个可控硅则停止导通。
如此循环下去，在一周期内就会出现12次开关变化。
由于12脉波整流器中每个半周期都有两个开关管被导通，因此输出端得到了更加平稳的直流输出。
同时，在输入端也减少了谐波污染和功率因数问题。
需要注意的是，在实际应用中需要进行适当的控制和保护。
例如，需要对可控硅的触发角度进行控制，以确保输出电压稳定。
同时，还需要考虑可控硅的损坏和过流保护等问题。
总之，12脉波整流电路是一种高效、稳定的电力转换技术。
其原理基于三相交流电源的正弦波形，在适当的控制下可以实现更加平稳和低谐波的直流输出。
在实际应用中需要进行适当的控制和保护，以确保系统的安全和可靠性。
ACDC变换及其应用
三相桥式全控电路
二、大功率可控整流电路 带平衡电抗器的双反星形 可控整流电路
多重化整流电路
引 言
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特点：
适用于低电压、大电流的场合。
多重化整流电路的特点：
采用相同器件时可达到更大的功率。
减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，
从而减小对供电电网的干扰。
2.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 电路结构的特点
1、逆变的概念 1) 什么是逆变？为什么要逆变？
逆变（Invertion）——把直流电转变成交流电，整流 的逆过程。 有源逆变与无源逆变区别
有源逆变电路——交流侧和电网连结。
应用：直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速 以及高压直流输电等。 无源逆变电路——变流电路的交流侧不接电网，而接负载
有源逆变电路--可控整流电路，满足一定条件就可工 作于有源逆变，其电路形式未变。既工作在整流状态 又工作在逆变状态的成为变流电路。
2) 直流发电机—电动机系统电能的流转
电路过程分析。
两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，回路 电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。
直流发电机—电动机之间电能的流转
为了使两组电流尽可能平均分配，一般使Lp值足够大，
以便限制环流在负载额定电流的1%～2%以内。
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路 原理分析：
平衡电抗器 Lp 承担了 n1 、 n2 间的 电位差，它补偿了 ub′ 和ua 的电动 势差，使得ub′ 和ua 两相的晶闸管 能同时导电。 在流经LP时，LP上要感应一电动势 up，其方向是要阻止电流增大。可 导出Lp两端电压、整流输出电压的 数学表达式如下：
单相整流大全
运动控制系统_第四版_阮毅_陈伯时主编--部分章节内容
• V-M系统的问题
• 由于晶闸管的单向导电性，它不允许电 流反向，给系统的可逆运行造成困难。
• 晶闸管对过电压、过电流和过高的dV/dt 与di/dt 都十分敏感，若超过允许值会在 很短的时间内损坏器件。
• 由谐波与无功功率引起电网电压波形畸 变，殃及附近的用电设备，造成“电力 公害”。
2.1.3 直流斩波器或脉宽调制变换器
n3
n0
nn12 nN
N
减小励磁 N n ， n0
• 调速特性：
转速上升，机械特性 曲线变软。
O
TL
1 2 3
Te
调磁调速特性曲线
▪ 三种调速方法的性能与比较
对于要求在一定范围内无级平滑调速的系统来说，以调节电枢供电电压的方式为最好。 改变电阻只能有级调速；减弱磁通虽然能够平滑调速，但调速范围不大，往往只是配 合调压方案，在基速（即电机额定转速）以上作小范围的弱磁升速。 因此，自动控制的直流调速系统往往以调压调速为主。
3. 输出电压计算
这样，电动机得到的平均电压为
Ud
ton T
Us
Us
(1-2)
式中
f；
其中
T — 晶闸管的开关周期； ton — 开通时间； — 占空比， = ton / T = ton
f 为开关频率。
为了节能，并实行无触点控制，现在多用电力电子开关器件，如快速晶闸管、 GTO、IGBT等。
L ud
R
装置 GT 输出脉冲 的相位，即可很方 便地改变可控整流 器 VT 输出瞬时电 压 ud 的波形，以 及输出平均电压 U d 的数值。
u2
b)
O0
t1
ug
c)
O0
ud
多重化整流电路仿真报告
（1）得到相位彼此相差30o 、大小相等的12相电压。
（2）强化三相桥式全控整流电路的调试方法、仿真过程，了解触发电路与主电路的同步问题。
（3）通过仿真掌握两重12脉冲整理电路的组成，两重12脉波整流电路对交流电压、主电路、控制驱动电路的要求。
二、仿真原理采用多重连接不仅可以减少交流输出电流的谐波，同时也可减少直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率，因而可减少平波电抗器。
为了简化分析，下面均不考虑变压器漏抗引起的重叠角，并假设整流变压器各绕组的相电压之比为1:1：√3.如图（1）所示是移相30o 构成串联两重链接电路的原理图，利用变压器二次绕组接法的不同，使两组三相交流电源间相位错开30o ，从而使输出整流电压ud 在每个交流电源周期中脉动12次，故该电路为12脉冲整流电路。
整流变压器二次绕组分别采用星形和三角形接法构成30o 、大小相等的两组电压，接到相互串联的2组整流桥。
因绕组接法不同，为得到两组大小相等的线电压，变压器绕组和两个二次绕组的匝数比设置为1:1：√3.图（1）所示是移相30o构成串联两重链接电路的原理图根据仿真原理图可得，整个系统包含三相电压源、三相变压器、控制系统、两个三相整流电路和负载。
其中三相电压源相与相间的有效值为220V ；变压器1的变比为1:1且原边和副变的接法均为星形，变压器2的变比为1：√3且原边和副变的接法分别为为星形和三角形，通过上边的接法两个变压器副变的电压相位角相差30o 和电压的线电压相等，负载采用阻性负载。
++-A B a2b2a3b3根据上面的仿真原理分析，在Matlab 软件中搭建了整个系统的仿真模型图，如图（2）所示。
三相变压器用两个单相变压器代替但是匝数比和绕组连接方式不变，三相整流桥利用搭建的子系统代替，控制电路也利用子系统来代替。
下面重点介绍控制子系统和三相整流电路。
图（2）仿真模型图控制电路需要跟随电压的输入，产生正确的触发脉冲来控制晶闸管的导通和关断。
第四节：大功率可控整流电路
● 移相范围为： 0 ～ 120
O
t
图2-39 当 a ＝30 、60 、90 时， 双反星形电路的输出电压波形
五．结 论
１．整流输出电压平均值与三相半波整流电路是相等 Ud＝1.17 U2 cos
● 但电压脉动较三相半波小的多
２．双反星形电路与三相桥式电路比较可得出以下结论 （1）三相桥为两组三相半波的串联；
a bc
T
※
※
※
※
※
※
a' b' c'
L
ud
ud1
R ud2
VT1 VT3 VT5 VT4 VT6 VT2
★ 任一时刻 只能有一个晶闸管导电，其余五个晶闸管均阻断， 每管最大导通角为 60 o， 每相平均电流为 Id / 6（见波形图）
2.4.0 六相半波整流电路
ud1,ud2 ub' ua uc' ub ua' uc ub'
★ 为减轻干扰，可采用多重化整流电路； ★ 多采用移相多重联结的方式
● 联结形式 并联多重联结； 串联多重联结；
● 从交流输入电流来讲， 两种形式效果相同；
由2个三相桥并联 组成的并联多重联结
12 脉波整流电路
1
LP
VT
T
c1
2 c2 L
b1 a1
b2 M
a2
2.4.2 多重化整流电路
★ 采用平衡电抗器来平衡 2 组整流器的电流，其原理与双反星形电路 中 LP 的作用是一样；
双反星形为两组三相半波并联，但后者需用平衡电抗器； （2）当U2 相等时，双反星形的 Ud 是三相桥的 1/2；
但每一个整流器件仅承担负载电流的 1/2 ； （3）两种电路中，晶闸管的导通及触发脉冲的分配关系一样，
12脉波整流变压器结构型式的选择
12脉波整流变压器结构型式的选择
在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机
组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。
12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置组成的单机组12脉波整流电路（简称单机组12脉波整流电路）；另一种是由置于同一
油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉
波整流电路（简称等值12脉波整流电路）。
二者的连接方式如图1、图2所示。
上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对
称性以及对网侧谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。
1两种连接方式对谐波电流的影响
理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻
抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。
需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7 次谐波电流。
对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容
易做到一致，而不会破坏12脉波的对称性。
图1单机组12脉波整流电路
图2等值12脉波整流电路
2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题
2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只。
两种12脉波整流变压器分析与仿真
两种12脉波整流变压器分析与仿真葛笑寒【摘要】比较两种12脉波整流变压器的结构和设计原理.一种利用阀侧的星三角自动30度移相,电源侧采用延边三角形移相.第二种电源侧采用自耦调压绕组,整流分裂为高低压两套绕组,延边三角形在整流变高压侧,都为三角形联结,在整流绕组的高压侧实现相位的左右移相.前者结构简单,造价较低,电压可调性较差.后者变压器绕组增多,结构复杂,高度、造价增加,但调压灵活,多用于需要频繁调压的领域.【期刊名称】《安徽电子信息职业技术学院学报》【年(卷),期】2019(018)001【总页数】5页(P10-13,26)【关键词】整流变压器;12脉波整流变压器;三角形连接【作者】葛笑寒【作者单位】三门峡职业技术学院,河南三门峡 472000【正文语种】中文【中图分类】TM422近年来电力电子技术的发展，使得大功率整流设备普遍应用。
兼具变换电压和隔离作用的整流变压器的应用逐渐增多。
但是，随之带了谐波污染，导致电网波形畸变。
减小谐波的办法主要有有缘电力滤波器、感应滤波技术和多重化整流技术三种[1]。
在大功率整流领域，一般都采用多脉波的整流变压器降低谐波，12脉波整流变压器是经典的整流变压器[2]。
但是，随着电源容量的增大，电压的提升及调压的需求，另外一种12脉波整流变压器也迅速应用。
这种新的12脉波整流变压器的主要特点是，内部整流变压器和调压器绕组共油箱，即高压绕组采用自耦多级调压，低压绕组采用双分裂的独立铁芯的4套绕组，一次采用延边三角形实现移相，阀侧采用三角形接入整流绕组。
本文主要介绍这两种结构的整流变压器，并进行比较。
一、方案一整流变压器结构（一）脉波整流变压器的联结组别目前，常用轴向分裂变压器。
高压绕组星型或者延边三角形连接，低压绕组形成双分裂的星型和三角形联结的绕组接入整流柜，形成12脉波整流[3]。
工业中常把两个12脉波电路并联，形成24脉波电流。
如图1所示1号变压器采用Dy11d0联结，移相7.5°。
双桥十二脉动整流器原理
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 19117sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--⨯⨯⨯=t t t t t t t I i d A ωωωωωωωπ12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。
...)19sin 19117sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+--++--⨯⨯⨯=t t t t t t t I i d IA ωωωωωωωπ...)19sin 19117sin 17113sin 13111sin 1117sin 715sin 51(sin 32+++++++⨯⨯⨯=t t t t t t t I i d IIA ωωωωωωωπ...)13sin 13111sin 111(sin 34t t t I i i i d IIA IA A ωωωπ++⨯⨯⨯=+=二、实测数据分析。
12脉冲介绍
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。
V-M系统的主要问题 和直流脉宽调速系统的主要问题
•如有可能，最好先用实验方 法测出该环节的输入-输出特 性曲线，右图是采用锯齿波 触发器移相时的特性。 •设计时，希望整个调速范围 的工作点都落在特性的近似 线性范围之中，并有一定的 调节余量。 •晶闸管触发和整流装置的放 大系数可由工作范围内的特 性率决定，计算方法是
• 晶闸管触发和整流装置的放大系数的计算
（1-9）
式（1-9）等号右边 Ud0 表达式的适用范围见表1-1。
整流电路 Um m Ud0 单相全波 2U 2 * 2 0.9U 2 cos 三相半波 三相全波 六相半波
2U 2
3 1.17 2 cos U
6U 2
6 2.34 2 cos U
2U 2
6 1.35 2 cos U
* U2 是整流变压器二次侧额定相电压的有效值。
4
2
• 瞬时电压平衡方程
+
R
L
_
Ud0
Id
+
E
_
did ud0 E id R L dt
式中 E — 电动机反电动势（V）； id — 整流电流瞬时值（A）； L — 主电路总电感（H）； R — 主电路等效电阻（）， R = Rrec + Ra + RL。
(1- 4)
5
2
空载整流电压平均值Ud0
将该指数函数 按泰勒级数展 开，则
12脉波整流
12脉波整流变压器结构型式的选择摘要：介绍了12脉波整流机组中整流变压器两种结构型式的特点和在方案选择中需要注意的问题。
在大型的电化学或电冶金用直流电源系统中，同相逆并联12脉波整流机组是组成24相、36相、48相整流系统的基本组成单元。
12脉波整流机组主电路的连接型式有两种方案：一种是由一台整流变压器与两台整流装置组成的单机组12脉波整流电路（简称“单机组12脉波整流电路”）；另一种是由置于同一油箱内的两台完全独立的整流变压器与两台整流装置组成的双机组等值12脉波整流电路（简称“等值12脉波整流电路”）。
上述两种连接方式的整流电路，对12脉波整流输出电压（电流）波形的对称性以及对网侧谐波电流的影响是不同的，应引起设计人员和用户的注意。
1两种连接方式对谐波电流的影响理想情况下，12脉波整流电路运行过程中，不会在网侧产生5次和7次谐波电流。
但单机组12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗不容易做到很一致，使得运行时存在着严重的负荷分配不均的问题。
需要通过晶闸管相控或饱和电抗器的励磁调节来纠正这种偏差，从而导致二个三相桥晶闸管导通的相位差不能严格地保持为30°，使得网侧仍然存在5次和7次谐波电流。
对于等值12脉波整流电路，由于变压器两个阀侧绕组的输出电压和阻抗容易做到一致，而不会破坏1 2脉波的对称性。
2阀侧绕组之间负荷电流分配不均的问题2.1单机组12脉波整流电路单机组12脉波整流电路，其整流变压器网侧只有一组绕组，导致两组阀侧绕组间负荷分配不均的原因是Y接和△接这两组绕组间匝比NY/N△偏离，彼此理想空载直流电压Udio不相等，因此，负荷分配不可能平均。
整流变压器阀侧两组绕组间的匝比NY/N△值接近的可取整数比为4/7（偏差1.04％）、7/12（偏差1.02％）、11/19（偏差0.27％）。
由此可见，将NY/N△做成11/19，可使△Udio偏差减到最小，改善电流分配不均问题。
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。
串联多重12脉可控整流电路剖析
辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：串联多重12脉可控整流电路（660V/ 100A）院（系）：工程技术学院专业班级：电气工程及其自动化学号：________________学生姓名：_________________指导教师：________________________ （签字）起止时间：2015.11.23 —2015.12.07课程设计（论文）任务及评语院（系）：工程技术学院教研室：电气教研室注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20%以百分制计算当代，随着经济与技术的迅速发展，整流装置的输出功率也进一步加大，其所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大，大功率可控整流电路就是在这种背景下产生的。
而串联多重12脉整流电路也是大功率可控整流整流电路的一条分路。
它按一定的规律将两个相似结构的整流电路进行组合而得整流电路，它将整流电路进行移相多重联结，可以减少交流侧输入电流谐波，提高功率因数。
串联多重12脉可控整流电路是电力电子技术中比较重要的一个整流电路，也是应用得比较广泛的电路，不仅应用于一般工业，也广泛应用于交通运输、电力系统、通信系统、能源系统等其他领域。
本文旨在在设计一组安全可靠的串联多重12脉可控整流电路，使其输出电压为0〜660V，输出电流最大值为100A。
关键词：串联；12脉；整流电路；目录第1章绪论 (1)1.1多重整流概况 (1)1.2本文设计内容 (2)第2章串联多重12脉整流电路 (3)2.1 总体设计方案 (3)2.2主电路参数： (4)2.3变压器的设计 (7)2.4触发电路的设计 (8)2.5保护电路设计 (11)第3章系统调试或仿真、数据分析 (14)3.1模型参数及仿真参数设置 (14)3.2仿真结果 (18)第4章课程设计总结...................... 错误！未定义书签。
参考文献 (20)第1章绪论1.1多重整流概况电力电子技术是以功率处理和变换为主要对象的现代工业电子技术，当代工、农业等领域都离不开电能，离不开表征电能的电压、电流、频率、波形和相位等基本参数的控制和转换，而电力电子技术可以对这些参数进行精确地控制与高效的处理，所以电力电子技术是实现电气工程现代化的重要基础。
12脉波整流变压器在多逆变器共DC母线应用设计中的选型
应用案例一：ZIMMER Lun Staple Project— Fibre Line VVVF System
摘要 引言 应用案例 选型要点
工程背景： 该工程有2条年产9万吨涤纶短纤维的生产线。每条线的 后纺工段有10台额定电压为690V的变频电机完成对纤维丝 束的导丝、拉伸、紧张热定型、卷曲等加工过程，每台电 机都由1台逆变器单独传动，通过对各电机的调频调速，使
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
应用案例二：张家港沙景5000mm宽厚板轧机工程板坯库、 加热炉区域变频传动系统
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
应用案例二：张家港沙景5000mm宽厚板轧机工程板坯库、 加热炉区域变频传动系统
摘要 引言 应用案例 选型要点 B10-B22空载全速运转时，对应的两个二次绕组的Uab电压波形：
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
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Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
多逆变器共DC母排方案中12脉波整流变压器的 选型要点：
变压器的技术数据
摘要 引言 应用案例 选型要点 额定电压 额定容量 结构
Siemens Industrial Automation Ltd. Shanhai (Sias)
应用案例二：张家港沙景5000mm宽厚板轧机工程板坯库、 加热炉区域变频传动系统
双反星型整流电路
2.6.1 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
2.6.2 多重化整流电路
2.6
大功率可控整流电路
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路的特
点：适用于低电压、大电流的场合
多重化整流电路的特点：
• 在采用相同器件时可达到更大的功率
• 可减少交流侧输入电流的谐波或提高功率因数，
从而减小对供电电网的干扰。
ub
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图2-39 当 =30、60、 90时，双反星形电路的 输出电压波形
2.6.1
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
Ud=1.17 U2 cos
2.6.1
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
电解电镀等工业中应用
• 低电压大电流（例如几十伏，几千至几万安）可调直流电源
T a b c
iP n2 a
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图2-35 带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
2.6.1
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路
b'
VT2
c' u d id
• 与三相桥式电路相比，在采 用相同晶闸管的条件下，双 反星形电路的输出电流可大 一倍。
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辽宁工业大学电力电子技术课程设计（论文）题目：并联多重12脉可控整流电路（220Ｖ／200Ａ）院（系）：电气工程学院专业班级：学号：学生姓名：指导教师：（签字）起止时间：课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院 教研室： 电气注：成绩：平时20% 论文质量60% 答辩20% 以百分制计算 学号140304051 学生姓名 赵忠鹏 专业班级 电气（光伏）142 设计并联多重12脉可控整流电路（220Ｖ／200Ａ）课程设计（论文）任务 课题完成的设计任务及功能、要求、技术参数实现功能采用多脉整流，以减小输出直流的脉动，为1台额定电压220V 、功率为40kW 的直流电动机提供直流可调电源，以实现直流电动机的调速。
设计任务1、方案的经济技术论证。
2、主电路设计。
3、通过计算选择整流器件的具体型号。
4、确定变压器变比及容量。
5、触发电路设计或选择。
6、绘制相关电路图。
7、进行matlab 仿真。
8、完成设计说明书。
要求1、文字在4000字左右。
2、文中的理论分析与计算要正确。
3、文中的图表工整、规范。
4、元器件的选择符合要求。
技术参数1、交流电源：三相380V 。
2、整流输出电压Ud 在0～220V 连续可调。
3、整流输出电流最大值200A 。
4、直流电动机负载。
5、根据实际工作情况，最小控制角取20～300左右。
工作计划 第1天：集中学习；第2天：收集资料；第3天：方案论证；主电路设计；第4天：过压、过流保护方案及散热设计；第5天：确定变压器变比及容量；第6天：确定平波电抗器；第7天：选择器件(电力电子器件、断路器或接触器、熔断器、保护元件、导线材料及截面等)；第8天：触发电路设计及辅助电源设计；第9天：matlab 仿真、总结并撰写说明书；第10天：答辩指导教师评语及成绩平时： 论文质量： 答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要近些年来随着电力电子技术的快速发展，电力电子技术已广泛应用于各个领域。
直流整流器是以电力电子技术为基础发展起来的。
它是利用电力电子技术的基本特点以小信号输入控制很大的功率输出，放大倍数极高，这就是电力电子设备成为强、弱电之间接口的基础。
利用这一特点能获得节能、环保、高效、高可靠性、安全良好的经济效益。
整流电路是将交流电能变为直流电能的一种装置，整流电路是电力电子电路中出现最早的一种。
它的发展还与其他许多基础学科有着紧密的联系，如微电子技术、计算机技术、拓扑学、仿真技术、信息处理与通信技术等等。
每一门学科或专业技术的重大发展和突破都为电力电子技术的发展带来了巨大的推动力。
关键词:整流电路；触发电路；保护电路；MATLAB仿真目录第1章绪论 (1)1.1电力电子技术概况 (1)1.2本文设计内容 (1)第2章并联多重12脉整流电路设计 (3)2.1并联多重12脉整流电路总体设计方案 (3)2.2具体电路设计 (4)2.2.1主电路设计 (4)2.2.1触发电路设计 (5)2.2.2保护电路设计 (6)2.3元器件型号选择 (8)2.3.1主电路参数选择 (8)2.3.2晶闸管参数选择 (8)2.4系统调试或仿真、数据分析 (9)2.4.1 MATLAB仿真软件简介 (9)2.4.2并联12脉波整流电路建模 (9)2.4.3并联12脉波整流电路仿真波形及数据分析 (10)第3章课程设计总结 (12)参考文献 (13)第1章绪论1.1电力电子技术概况随着工业技术的飞速发展，人们对所使用的电能的质量要求越来越高；在能源日益危机的今天，以高效节能、优质合理使用电能为特点的电力电子装置得到了前所未有的发展。
然而，电力电子技术在给人们的生活带来方便的同时，也引发了新问题，即对电网的污染问题。
传统的整流电路一般采用不控整流，输出并联大电容滤波。
这种电路的优点是具有很高的可靠性，简单易用，不需要控制电路。
但即使负载为纯阻负载，由于滤波电容的使用，整流电路的入端电流为脉冲电流，谐波含量十分丰富。
另外由于对输出电压没有控制，输出电压随负载波动变化较大，使得下一级电路的设计必须留出一定的裕量，造成对器件使用效率的限制。
在一些电路中采用相控整流虽然可以对输出直流电压进行控制，但是这种电路的入端电流谐波含量很高，而且还造成电流的滞后。
整流装置功率越大。
它对电网的干扰也越严重。
而在一个电源周期中整流输出电压脉波数ITI越多．则输出电压中的谐波阶次越高，谐波幅值越小．整流特性越好，同时整流装置的交流电流中的谐波频率越高，谐波电流数值也越小。
为了减轻整流装置谐波对电网的影响，可采用12脉波．甚至更高次脉波的多相整流电路。
1.2本文设计内容由于可控整流装置用来驱动直流电动机(其容量较大)，容易引起交流侧的高次谐波，对电网的干扰严重。
采用12脉波全控整流电路（多重化整流电路），这种整流电路的功率因数较高，对减少电网中的谐波干扰十分有效，可以有效地消除电力系统中较高次数的谐波。
根据电力电子器件以及电力电子技术对整流电路进行设计，计算出相关元器件的数值，熟练掌握晶闸管及整流管的工作特性。
结合所学的知识设计主电路，阐述并联多重12脉整流电路的工作过程及波形；主电路中所用器件的参数计算，并根据参数值选择所用晶闸管、二极管等设备。
其次研究了晶闸管的触发电路和构成触发电路的各个环节的工作状况；从而使整流装置的各项指标达到设计的要求。
对于主电路中的各种保护电路的设计及其参数的计算，并且根据所算出的各种参数值确定所用器件的额定值。
第2章并联多重12脉整流电路设计2.1并联多重12脉整流电路总体设计方案应用最为广泛的整流电路有：单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路、三相半波可控整流电路、三相不可控整流电路、三相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路、带平衡电抗器的双反星形可控整流电路、串联12脉波全控整流电路、并联12脉波全控整流电路。
本文需设计的整流器交流电源是三相的，所以单相半波可控整流电路、单相桥式全控整流电路、单相全波可控整流电路、单相桥式半控整流电路都不适用于本次设计。
三相半波可控整流电路、三相不可控整流电路、三相桥式全控整流电路、三相桥式半控整流电路，都不适用于大功率整流电路，所以本次设计没有采用。
带平衡电抗器的双反星形可控整流电路、串联12脉波全控整流电路、并联12脉波全控整流电路，都适用于大功率整流，但带平衡电抗器的双反星形可控整流电路多适用于需要输出低电压大电流的装置。
对于交流输入电流来说，采用串联12脉波整流电路和并联12脉波整流电路的效果是相同的。
由于可控整流装置用来驱动直流电动机(其容量较大)，容易引起交流侧的高次谐波，对电网的干扰严重。
采用12脉波全控整流电路（多重化整流电路），这种整流电路的功率因数较高，对减少电网中的谐波干扰十分有效，可以有效地消除电力系统中较高次数的谐波。
并联12脉波全控整流电路带有平衡电抗器，而串联12脉波全控整流电路则没有，所以在此设计中采用并联12脉波整流。
整流电路主要由驱动电路、保护电路和整流主电路、滤波电路组成。
根据设计任务，将三相10kV交流电源经变压器变压，再经整流电路整流输出带脉动的直流电，再经滤波电路滤波得到直流电，其中保护电路为保证此整流电路安全可靠的工作，驱动电路是整流电路的控制电路，控制整流后输出直流电压Ud在0～220V连续可调。
方框图如图2.1所示。
图2.1整体框图2.2具体电路设计2.2.1主电路设计对于交流输入电流，采用多重联结不仅可以减少交流输入电流的谐波，同时可以减小直流输出电压中的谐波幅值并提高纹波频率，因而减小平波电抗器。
所以由两个三相全控桥式整流电路移相30°并联联结而成的12脉波串联整流电路。
利用变压器二次绕组接法的不同,使两组三相交流电源间相位错开30°,从而使输出整流电压在一个电源周期中脉动12次，其中，T1和T2为两组并联的整流桥；其二次侧的绕组a2，b2，c2和a3，b3，c3分别采用星形和三角形接法,为保证两组电压的大小相等,变压器一次绕组和二次绕组的匝数比为1∶1∶3 ,其中二次绕组星形接法为1,三角形接法为3。
这样两组交流电源的线电压相等。
由电力电子相关知识可知负载侧电压与变压器二次侧电压关系为：U2cosαUd=6√6π其中，Ud为负载侧直流电压平均值，U2为变压器二次侧相电压有效值，α为晶闸管触发角。
图2.2主电路图2.2.1触发电路设计为了保证电路合闸后能工作，或在电流断续后再次工作，每个星接或者角接电路必须有两个晶闸管同时导通，对将要导通的晶闸管施加触发脉冲，由于星接和角接只是相位不同，原理相同都是三相桥式可控电路，故以下只要对其中一种进行研究即可。
本文选用锯齿波同步触发电路，原理图如图2.3所示。
图2.3锯齿波同步触发电路触发电路有三个基本环节组成：锯齿波形成和同步移相控制环节，脉冲形成、整形放大输出环节，强触发和双脉冲输出环节。
锯齿波形成和同步移相控制环节锯齿波同步移相的原理是利用受正弦同步信号电压控制的锯齿波电压作为同步电压，再与直流控制电压Vc与直流偏移电压Vb组成并联控制，进行电流叠加，去控制晶体管V4的截止与饱和导通来实现的。
脉冲形成环节与整形放大输出脉冲形成环节由晶闸管V4、V5组成，V7、V8起脉冲放大作用。
控制电压Uco加在V4基极上，电路的触发脉冲有脉冲变压器TP二次侧输出，起一次绕组接在V8集电极电路中。
强触发环节与双脉冲输出环节强触发环节有单相桥式整流获得近似50V直流电压作电源，在Vs导通前，50V电源经R15对C6充电，N点电位为50V。
VD15导通时，C6经脉冲变压器一次侧，R16与Vs迅速放电，由于放电回路电阻很小，N点电位迅速下降，当N点电位下降到14.3V时，VD15导通，脉冲变压器TP改由+15V稳压电源供电。
这时虽然50V电源也在向C6再充电使它电压回升，但由于充电回路时间常数较大，N点电位只能被15V电源钳位在14.3V。
电容C5的作用是为了提高强触发脉冲前沿，加强触发后，改变脉冲变压器TP 一次电压。
2.2.2保护电路设计相对于电机和继电器，接触器等控制器而言，电力电子器件承受过电流和过电压的能力要弱得多，极短时间的过电流和过电压就会把器件永久性的损坏。
但又不能完全根据装置运行时可能出现的暂时过电流和过电压的数值来确定器件参数，必须充分发挥器件应有的过载能力。
因此电力电子电路中过电压和过电流的保护装置是必不可少的，有时还要采取多重的保护措施。
一：过电压保护按保护的部分划分为变压器保护和整流晶闸管器件保护。
凡是元件在运行过程中，在整流晶闸管两端的电压超过其正常工作时的最大峰值电压的任何电压都是过电压。
常见的过电压有两种：操作过电压和浪涌过电压。