12脉波整流
12脉波整流
/view/f05a78d850e2524de5187e42.html 串联型12脉波二极管整流器摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。
该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。
但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE 标准。
关键词：串联型、二极管、整流器变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。
交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。
大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。
随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。
1.理论分析假定直流滤波电容d C 足够大，从而可以忽略直流电源d V 中的纹波含量。
在任何时刻（换相过程除外），上、下两个6脉波二极管整流器中各有两个二极管导通，d i 同时经过4个二极管形成回路。
由于两个6脉波二极管整流器的输出为串联连接，二次侧绕组的漏电感也可以认为是串联连接，直流电流的纹波相对较小。
输出直流电流d i 连续，且在每个供电频率周期内包含有12个脉波。
变压器二次侧星形连接的绕组中的电流a i 近似为梯形波，只是在顶端有4个纹波。
变压器二次侧三角形连接的绕组中的电流~ai 和a i 的波形形状相同，只是在相位上相差 30。
由于变压器一次侧和二次侧上面的绕组都为星形连接，折合后的电流'a i 和折合前的电流a i 波形形状应该相同，只是幅值将减少一半（可根据两个绕组匝数比计算得到）。
而二次侧三角形绕组中折合前的电流~a i 和折合后的电流'~a i 波形会不同。
且一次侧电流与二次侧电流之间存在如下关系：''~a a A i i i += 2. 仿真结果2.1 验证图2.1为12脉波串联型二极管整流器工作在额定条件下仿真所得的电流波形，从上到下依次为一次侧电流A i 、二次侧星形绕组中电流a i 、二次侧三角形绕组中电流~ai 和输出电流d i 。
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用于将交流电转换为直流电的电路。
它通过使用12个二极管和一个中心引线，使得输出电压具有更高的平均值和更低的纹波。
本文将详细介绍12脉波整流电路的原理及其工作过程。
让我们来了解一下什么是脉波整流。
脉波整流是一种将交流电转换为直流电的技术。
通常，交流电的电压在正半周和负半周之间交替变化，而直流电的电压保持恒定。
脉波整流电路通过使用二极管来实现这一转换过程。
12脉波整流电路利用了三相交流电的特点。
三相交流电是指由三个相位相差120度的正弦波组成的电信号。
在12脉波整流电路中，三相交流电首先通过一个变压器，将其转换为低电压高电流的形式。
然后，通过连接12个二极管和一个中心引线，将交流电转换为直流电。
具体来说，当A相的电压最大时，通过A相的二极管将电流导通，此时B相和C相的二极管处于关断状态。
当A相的电压下降到零并开始变为负值时，A相的二极管关闭，B相的二极管导通。
在这一过程中，电流通过负载的方向保持不变，从而实现了整流的目的。
接下来，当B相的电压最大时，通过B相的二极管将电流导通，此时A相的二极管和C相的二极管处于关断状态。
当B相的电压下降到零并开始变为负值时，B相的二极管关闭，C相的二极管导通。
同样地，电流通过负载的方向保持不变。
当C相的电压最大时，通过C相的二极管将电流导通，此时A相和B相的二极管处于关断状态。
当C相的电压下降到零并开始变为负值时，C相的二极管关闭，A相的二极管导通。
电流继续通过负载的方向保持不变。
通过这样的循环过程，交流电被转换为具有更高平均值的直流电。
由于12脉波整流电路中使用了12个二极管，相比于6脉波整流电路，纹波更小，输出电压更稳定。
总结一下，12脉波整流电路是一种将交流电转换为直流电的电路。
它利用了三相交流电的特点，通过连接12个二极管和一个中心引线，将交流电转换为具有更高平均值和更低纹波的直流电。
这种电路在工业和电力系统中得到广泛应用，用于稳定供电和保护电子设备。
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。
轨道交通牵引供变电技术第3章第3节12脉波整流机课件
（b） Id Idg
、
0
≥
12
时的上述波形
轨道交通牵引供变电技术
从图中线电压曲线uab和 uab 的交点M处开始，由 整流桥RCT1（经D1和D6管）向整流桥RCT2（经和管） 转移负载电流Id时，由于存在平衡电抗器电抗为主 的换相电流（在无平衡电抗器的轴向双分裂四绕组 整流变压器供电的12脉波整流电路中，换相电抗为 变压器的穿越电抗），使换相过程延续时间0 /12， 直到P点才结束，RCT1的负载电流为零。此后一段时 间，全部负载电流由RCT2单独承担。
轨道交通牵引供变电技术
（二）12脉波整流电路工作原理与特性
现以图3.27（c）所示的D,d0,y11接线构成两组 并联三相整流桥的十二相脉波整流电路为例进行说 明，设uab、ubc、uca和、、分别表示整流变压器T 二次绕组y接线和d接线两个绕组的三相输出电压， 可知这两组三相线电压依次形成30相移。
轨道交通牵引供变电技术
对于轴向双分裂四绕组整流变压器的12脉波整 流电路（不带平衡电抗器）而言，当Id＜Idg时，整 流变压器每相换相电抗产生的漏感电势（反电势） 较小，和带平衡电抗器的整流电路一样，不足以使 两组整流桥并联运行。因此，整流电路进入简单的 十二相推挽工作状态。
轨道交通牵引供变电技术
轨道交通牵引供变电技术
（c）Id
点
Idg
、 0
，过渡
6
时的上述波形
轨道交通牵引供变电技术
综合上述 Id ≤Idg 的几种运行工况可知，两组三 相整流桥并联构成的12脉波整流电路，在负载电流 Id ≤Idg 区域内工作时，两组三相整流桥基本上处于 推挽工作状态。此时的主要特点：直流输出电压波 形虽然为12脉波，但电压平均值突升较高（Id接近 空载时）；整流机组效率降低；交直流侧的谐波含 量也要增大，必须尽量降低临界点电流Idg的数值， 将在下面进一步分析。
12脉波二极管整流器
串联型12脉波二极管整流器摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。
该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。
但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE 标准。
关键词：串联型、二极管、整流器变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。
交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。
大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。
随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。
多脉波二极管整流器有两种类型：串联型多脉波二极管整流器和并联型多脉波二极管整流器。
前者的所有6脉波二极管整流器的直流侧串联输出，主要用在仅需要一个直流供电的中压传动系统的变频器的前端；后者的每一个6脉波二极管整流器给一个单独的直流负载供电，可以用在需要多个独立直流供电电源的串联H 桥多电平逆变器中。
本文主要介绍串联型12脉波二极管整流器。
1.串联型12脉波二极管整流器1.1整流器的结构图1 12脉波串联型二极管整流器简化结构框图12脉波串联型二极管整流器的典型结构简化框图如图1所示，它由两个完全相同的6脉波二极管整流器构成，移相变压器二次侧两个三相对称绕组分别给其供电。
两个整流器的直流输出串联连接。
为了消除网侧电流A i 中的低次谐波，可令变压器二次侧星形连接的绕组的线电压ab V 与变压器一次侧绕组线电压AB V 同相，而变压器 三角形连接的绕组的线电压~~abv 超前AB v 一个相角，即 30~~=∠-∠=AB ab v v δ二次侧绕组线电压的有效值为2/~~AB abab V V V == 则变压器的绕组匝数比为221=N N 3231=N N 图1中的s L 表示供电电源和变压器之间总的线路电感，变压器总的漏电感可在变压器内部设置。
1.2 理论分析假定直流滤波电容d C 足够大，从而可以忽略直流电源d V 中的纹波含量。
舰用12脉波整流器直流侧谐波分析
舰用12脉波整流器直流侧谐波分析舰用12脉波整流器广泛应用于各种大型电力电子系统，例如船舶电力系统和海上风力发电系统，其所产生的直流侧谐波会严重影响船舶设备的运行效率和系统设备寿命。
因此对舰用12脉波整流器直流侧谐波进行分析具有重要的实际意义。
首先，舰用12脉波整流器直流侧谐波的产生原因主要是由于电路存在的非线性元件导致电流波形失真所致。
例如，在12脉波整流器中，由于在输出滤波电容充电和放电过程中，电流波形存在峰值，但电容又无法承受这种高峰值电流，因此直流侧输出电压波形会出现谐波。
其次，舰用12脉波整流器直流侧谐波的频率大小可以通过公式f=n*f0（n为谐波次数，f0为整流器输出电压频率）进行计算。
当n为奇数时，谐波会产生在f0的整数倍，当n为偶数时，谐波会产生在f0的2/n处。
最后，为了降低舰用12脉波整流器直流侧谐波对设备的影响，可以采取以下措施：一是增加输出滤波电容容量，以减少电容充放电过程中的电流波形，从而降低输出电压的谐波含量；二是增加输出电感，以控制电容充放电时的高峰值电流，从而有效降低直流侧谐波；三是使用谐波滤波器，将谐波从输出电路中剔除掉，从而让直流侧输出电压波形更加平滑。
总之，舰用12脉波整流器直流侧谐波在船舶电力系统和海上风电系统中的影响不可忽略。
通过以上措施，可以有效地减少直流侧谐波，保证设备的运行效率和设备寿命。
为了更好地了解舰用12脉波整流器直流侧谐波产生的情况，以下列出了相关数据并进行分析：1. 输出电压频率：50Hz2. 输出电容电容量：4700uF3. 直流输出电压：120V4. 谐波滤波器频率：3KHz根据公式f=n*f0，可以计算出舰用12脉波整流器直流侧谐波频率的大小。
以n=5为例，有f=5*50=250Hz，即在输出电压频率50Hz的整数倍处产生谐波。
此时需要注意的是，谐波滤波器的频率应该在谐波频率附近，以达到剔除谐波的效果。
据此，可以选用3KHz左右的谐波滤波器。
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。
阀侧移相12脉波同相逆并联整流电源
在大功率、高电压、强电流的电化学用整流电源中,整流电路多采用同相逆并联结构,由于逆并臂电流方向相反,其产生的磁场相互抵消,从而减少了磁场对电路工作的影响,同时可提高每臂的电流均衡度。而这种整流变压器多采用网侧移相。为此,对于同相逆并联12相整流电路的整流变压器需要两个铁心方可组成。这种变压器体积较大、吨位较高、接线较复杂,相应成本也较高,但对整流器结构布局要求较低。
本设备经安装、调试后,于1999年11月顺利投入运行至今,总体情况良好。
此套整流装置具有自身损耗较低、运行状态良好、体积与占地面积较小等优点。为化工厂改造节省了资金与空间,经济效益显著。
为保证江苏索普集团电解改造项目的顺利实施,西安中电变压整流器厂研制了KHS－20000A/800V晶闸管整流器,与现场原有的两台KHS－8000A/600V并列进行,输出直流540V、32kA。本电源整流变压器采用阀侧移相,由一个铁心组成同相逆并联12相整流电路为国内首创,体积小、重量轻、成本低。
2 原理与结构设计
2．1 主电路
主电路采用四组三相桥同相逆并联电路,单柜输出12脉波直流电。整流变压器通过二次延边△移相±15°,系统原理如图1所示。
整流器件和保护元件分别采用KP2500－26的晶闸管和RSM－3200A/800V快熔,四组全控三桥,每臂并联数为3,共72只晶闸管和72只快熔。器件电流裕度为3.6倍。
3 控制保护系统
3．1 触发系统
触发控制系统框图见图2。
整个触发系统是针对电网及直流输出均为模拟量的实际情况,在吸收了国内外技术基础上开发出来的,具有线路简单、性能可靠、外接线少等特点。
系统主要采用了TC－13型晶闸管控制触发板,很好地满足了晶闸管触发控制的要求,主要由电源、调节器、移相控制、脉冲形成、脉冲放大等环节组成,其核心部件为输出六路调制脉冲的787集成触发芯片。具有功耗小、输出功率大、输入阻抗高、抗干扰能力强、移相范围宽、外接元件少、稳定性高等特点。可对系统进行稳压、稳流、正负反馈控制,以及电流过载封脉冲等控制功能。控制极端子外接方式避免了过去插件式造成的种种弊端。
并联多重12脉可控整流电路
.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 (7)2.3.1主电路参数选择 (7)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。
12脉波整流电路原理
12脉波整流电路原理1. 引言在电力系统中，交流电是主要的供电方式。
然而，很多电子设备和电路需要直流电来工作。
因此，需要将交流电转换为直流电。
脉波整流电路是一种常用的将交流信号转换为直流信号的方法之一。
脉波整流电路采用了整流器来实现这个目标。
其中，12脉波整流电路是一种特殊类型的整流器，它能够提供更稳定和纯净的直流输出。
本文将详细解释12脉波整流电路的基本原理，并逐步介绍其工作过程、构成要素以及相关特性。
2. 整流器基础知识在开始讨论12脉波整流电路之前，我们先了解一些关于整流器的基础知识。
2.1 整流器概述整流器是一种将交变信号转换为直变信号的装置。
它通过改变输入信号中负半周和正半周之间的幅值和/或相位差来实现这个目标。
2.2 单相桥式整流器单相桥式整流器是最简单且最常见的整流器类型之一。
它由四个二极管和一个负载组成。
输入信号通过两个并联的二极管，然后再通过另外两个并联的二极管。
这样，无论输入信号的极性如何，都可以得到一个单方向的输出信号。
然而，单相桥式整流器的输出信号仍然包含有交流成分。
为了进一步减小交流成分，我们可以使用12脉波整流电路。
3. 12脉波整流电路原理3.1 构成要素12脉波整流电路由以下几个主要构成要素组成：•变压器•整流桥•滤波电容•负载下面将逐一介绍这些构成要素。
3.1.1 变压器变压器是整个系统的核心部件。
它用于将输入的交流电转换为合适的电压级别，并提供给整流桥。
变压器通常由一个铁芯和两个或多个线圈组成。
其中，一个线圈称为初级线圈，另一个或多个线圈称为次级线圈。
3.1.2 整流桥整流桥是12脉波整流电路中非常重要的部件之一。
它由四个二极管组成，通常采用硅二极管。
整流桥的作用是将输入信号中的负半周和正半周分别转换为单方向的信号。
3.1.3 滤波电容滤波电容用于进一步平滑输出信号，减小其交流成分。
它通过在整流后的直流信号上存储能量，并在负载需要时释放能量。
滤波电容的容值越大，输出信号中的交流成分越小。
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。
十二脉波整流器与有源滤波在UPS中的应用
电力电子与电力传动专题作业摘要：文中介绍了12脉波整流器在UPS中应用的一些缺点以及将有源滤波器应用于UPS 的优点。
关键词：12脉波，有源滤波器，不停电电源（UPS）1引言12脉波整流器是大功率UPS的主要组成部分。
对它的要求是市电输入功率因数要高，对市电电源的谐波污染要小。
1976年前就有人提出12脉波整流器在大功率UPS中的应用，它由两个Graetz整流桥组成，可以消除市电输人电流中的5 次与7次谐波，并使11次与13次谐波减小到10%以内。
如果再加人11次谐波无源滤波器，还可以进一步消除11次谐波，符合当时的国际谐波标准。
1997年，随着电力电子领域中电力有源滤波器技术的发展， 有远见的UPS 厂商便开始了有源滤波技术在UPS 中应用的研究。
并试制出来了适合于UPS 应用的电力有源滤波器。
随后，国际上新的谐波标准IEC61000-3-4的出现，使12脉波整流器或12脉波+11次谐波滤波器的整流器，不再能满足新标准的要求。
必须要把电力有源滤波器引人到UPS 整流电路中。
2 12脉波整流器12脉波整流器，有两种合成方式：一种是等幅二重叠加；另一种是变幅二重叠加。
前者只能利用相位差消除谐波，消谐波能力弱，不能消除5次与7次谐波，故一般不用。
后者可以利用相位差和幅值变化消除谐波，消谐波能力强，可以消除5次与7 次谐波，故得到普遍应用。
采用Δ/Y Δ输入变压器的变幅12脉波整流器的二重叠加电路如图1所示。
用Biringer 公式对市电输人电流i a 的基波与各次谐波进行计算，Biringer 公式为：*11i m jn tn i i e jn ϕδπ-==∑式中，*n 为相应于n 的谐波次数，*2/,i n n T πδ=为函数在点i t 的跳跃值。
由上式进行计算的结果为：()()()3322222632623622111111145()()()()()()3322222366622111111jn jn jn jn jn jn jn d mn jn jn jn jn jn jn I W W W W W W W I e e e e e e e jn W W W W W W W W W W W W W e e e e e e W W W W W W πππππππππππππππππππππππ---+-+-+---+-+-+-+-+-+⎡=-------⎢⎣⎤-+++++⎥⎦=2221112(1)sin sin sin (1)632jn d I W W W e n n n n W W W πππππ-⎡⎤-++⎢⎥⎦⎣ 根据上式，并加以基波电流幅值1/m d I π=为约束条件，可以求出消除5次、7次谐波电流的变压器参数。
12脉冲整流器的历史渊源
12脉冲整流器的历史渊源12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，这就是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。
在UPS领域，梅兰日兰（MGE UPS SYSTEMS）公司可谓是12脉冲整流器应用的先驱。
早在1976年，梅兰日兰推出的第二代大功率全可控硅UPS（可控硅整流器－可控硅逆变器－可控硅静态开关）――Alpase 3000系列中，就已经开始使用了12脉冲整流器。
在1981年11月，梅兰日兰在法国、欧共体和美国还同时注册了专利（FR2517489 - EP0080925 - US449812），专利标题为“由两个Graetz整流桥组成的、可抑制电网中5、7次谐波电流的12相可控硅静态变换器”【原文为：Static converter with electric valves comprising a twelve-phase connection with two Graetz bridges for the suppression of harmonics 5 and 7 of network current】。
随后，梅兰日兰便积极地将这一专利技术应用于自己的多项产品中，包括：1983年的Alpase 4000系列，30－600KVA；1989年的EPS 5000系列，60－800KVA；1993年的Galaxy（达林顿晶体管）系列，40－300KVA。
12脉波整流电路MATLAB_Simulink仿真及谐波分析
图 5 移相 30°串联 2重联结电路电流波形
将 iA 进行傅里叶分析 ,展开见式 (1)
iA
=
43 π
Id
[
sinωt
-
1 11
sin11ωt
-
1 13
sin13ωt
+
1 sin23ωt + 1 sinωt -
23
25
…
=
43 π Id
sinωt
+
∑ 4 3
π
Id
n = 12k ±1
(-
1) i sinnωt
12 脉动整流 电路 的与 6 脉 动整 流电路 的 THD (谐波失真 )对比见图 6。
4 结论
从以上分析可以看出 ,采用 12脉波整流的联 结方法可以很好地抑制 6脉波整流电路中某些特 定次数的高次谐波 ,有效的提高系统的功率因数 , 因此在大容量整流电路中特别是在钢厂电力系统 中有着重要的应用 。
摘 要 :以 12脉波整流电路为研究对象 ,利用 M atlab2Simulink建立模型对其进行仿真 ,并对其产生谐波电流 进行分析和计算 ,阐述了其消谐原理 。并将其与 6脉波整流电路进行了分析对照 ,证明了 12脉波整流电路消 谐的有效性 。 关键词 :整流装置 ;谐波 ;谐波失真 ;仿真 作者简介 :张文斌 ,从事机电工程与自动化研究 。 中图分类号 : TM762 文献标识码 : A 文章编号 : 100129529 (2008) 0420070203
整流变压器一次侧a2之和其波形见图5c30串联2重联结电路电流波形11sin11t13sin13t23sin23t25sintth17th19th谐波因相互抵消而被消除a相电流只含有12k1次谐波电流可以消除6脉动整流电路中的7等次数的谐波大大减少了电网中的谐波含量其与6脉动整流电路中的各次谐波幅值对比见表16脉动与12脉动整流电路各次谐波含量对比harmonics1113171923251412pluse1712脉动整流电路的与脉动整流电路的thd谐波失真对比见图612脉动与6脉动整流电路的thd对比由仿真波形和表1的对比关系看出由于采用了移相变压器th17th19th谐波相互抵消只剩下11th13th23th25th谐波相比6脉动整流电路而言12脉动整流电路可以很好的抑制某些特定次数的谐波同时由图6可得12脉动较6脉动的谐波失真更小12脉动整流电路的优势更为明显
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。
12脉波整流并(575v)
西安龙海电气有限公司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 575V，控制可控硅的导通，实现输出 0～750V 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。
谈12脉冲和IGBT整流
一、概述12脉冲整流器的由来对于直流来说不存在什么功率因数问题，因为直流的电流和电压永远是同相的。
而对于交流而言就出现了这个问题，功率因数是由于电压电流不同相造成的，如图1所示，电流和电压有一个相位差 ，图中的黑粗线表示电流和电压同相位时产生的有功功率，而其他部分则是无功功率，功率因数就是表征有功功率和无功功率含量情况的，它是相位差的函数，如式（1）所示。
Pf =cos（1）无功功率的出现不是一件好事，因为作为负载来说，它不能将由电网送来的能量全部吸收，只吸收有功功率部分，而无功功率部分则在电网线路中串来串去，白白占据着电网的有效线路而不做功。
以后由于非线性负载的出现，如整流脉冲负载，虽然电流不是和电压不同相的的正弦波，但由于对正弦电压波形的破坏也同样出现了无功功率，而且这种整流式脉冲负载已是当前影响功率因数的主要来源。
为了节能、有效利用能源和降低干扰，国家对企业的输入功率因数限值做出了规定，如何提高用电设备的输入功率因数已成当务之急。
图1 电流电压不同相时的相对位置关系二、12脉冲整流器的提出和解决方法早期的IT设备供电电源多为单相220V，如果用电设备是电阻负载，其上面的电流和电压波形是连续的，如图2中的左边波形。
但一般IT设备又有内部自备电源，这些电源的输入都是一个整流滤波器，使得电流呈脉冲状，使得对应脉冲电流的电压波形部分出现了失真，如图2的中间波形就是单相整流时的破坏情况，这时的输入功率因数只有0.6-0.7。
但如果能够将中间图形中的一个大电流脉冲变成布满整个半周的小电流脉冲，也就相当于与电压同相的连续电流了，此时的电压波形就几乎没有失真了，如图中的右图所示，此时的输入功率因数九可以接近于1。
图2 几种负载情况对电压正弦波形的影响情况一般单相小功率UPS即使对电网有破坏，也不会造成大的损失，原因是功率不大。
最严重的是三项大功率UPS，比如100-400kVA，目前一般标配都是所谓6脉冲结构输入整流器，如图3（a）所示。
串联型12脉波二极管整流器
摘要：串联型12脉波二极管整流器是由两个相同的6脉波二极管整流器在直流输出侧串联得到的。该类型整流器一般用作中压传动系统的变频器的前端。但一般情况下，12脉波的二极管整流器的总谐波畸变率不能满足IEEE标准。
关键词：串联型、二极管、整流器
变频调速是当今理想的调速方法之一，也是重要的节能措施。交—直—交变频方式因其优势受到越来越广泛的应用。大多数的交—直—交变流装置的前置输入部分都采用二极管整流。随着多脉波整流技术的兴起，各种大功率设备都越来越多的采用多脉波二极管整流器。
1.串联型12脉波二极管整流器
1.1整流器的结构
图1 12脉波串联型二极管整流器简化结构框图
12脉波串联型二极管整流器的典型结构简化框图如图1所示，它由两个完全相同的6脉波二极管整流器构成，移相变压器二次侧两个三相对称绕组分别给其供电。两个整流器的直流输出串联连接。为了消除网侧电流 中的低次谐波，可令变压器二次侧星形连接的绕组的线电压 与变压器一次侧绕组线电压 同相，而变压器 三角形连接的绕组的线电压 超前 一个相角，即
图2.9 =0.6pu时仿真结果
图2.10 =0.7pu时仿真结果
图2.11 =0.8pu时仿真结果
图2.12 =0.9pu时仿真结果
图2.13 =1pu时仿真结果
图2.14为网侧电流 与THD关系曲线，其中横轴为 （单位为pu），纵轴为THD（单位为%）。MATLAB中绘制曲线的程序为：
>> x=[0.1:0.1:1];
二次侧绕组线电压的有效值为
则变压器的绕组匝数比为
图1中的 表示供电电源和变压器之间总的线路电感，变压器总的漏电感可在变压器内部设置。
1.2 理论分析
假定直流滤波电容 足够大，从而可以忽略直流电源 中的纹波含量。
三相12脉整流器工作原理
三相12脉整流器工作原理一、前言三相12脉整流器是一种常见的电力电子器件，可以将三相交流电转换为直流电，广泛应用于各种领域。
本文将详细介绍三相12脉整流器的工作原理。
二、基本原理三相12脉整流器由两个六脉整流器组成，每个六脉整流器都由六个二极管组成。
其中一个六脉整流器的输入为A、B、C三相交流电，输出为正极和负极；另一个六脉整流器的输入为A+120°、B+120°、C+120°三相交流电，输出也为正极和负极。
两个六脉整流器的输出并联在一起，形成了三相12脉整流器的输出。
在正向半周中，当输入A相电压高于B相和C相时，D1导通，D4截止；当输入B相电压高于A相和C相时，D3导通，D6截止；当输入C相电压高于A相和B相时，D5导通，D2截止。
这样就实现了对输入交流信号进行了单向导通。
在反向半周中，则与正向半周恰好反过来。
例如，在反向半周中当输入A相电压低于B相和C相时，D1截止，D4导通；当输入B相电压低于A相和C相时，D3截止，D6导通；当输入C相电压低于A相和B相时，D5截止，D2导通。
这样就实现了对输入交流信号进行了单向导通。
三、具体过程1. 正向半周（1）当输入A相电压高于B相和C相时，D1导通，D4截止。
此时正向半周的输出为Udc1=VA-VB。
（2）当输入B相电压高于A相和C相时，D3导通，D6截止。
此时正向半周的输出为Udc2=VB-VC。
（3）当输入C相电压高于A相和B相时，D5导通，D2截止。
此时正向半周的输出为Udc3=VC-VA。
（4）将三个输出求和得到正向半周的总输出：Udc=Udc1+Udc2+Udc3=VA-VB+VB-VC+VC-VA=0。
因此，在正向半周中输出为0。
2. 反向半周（1）当输入A相电压低于B相和C相时，D1截止，D4导通。
此时反向半周的输出为Udc1=-VA+VB。
（2）当输入B相电压低于A相和C相时，D3截止，D6导通。
此时反向半周的输出为Udc2=-VB+VC。
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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。
但由于变压器结构上的合理性和制造方面（变压器变比越大尤其如此）的原因，这样的匝比实际上是不容易做到的。
对于三相桥式整流电路，整流变压器阀侧绕组间匝比NY/N△=4/7时，理想空载直流电压之差△Udi o=1.04％。
但两组整流器的负载电流分配却相差很大。
因为变压器网侧绕组的电抗X1＊为各整流桥公有，对整流桥间的负载电流分配没有调节作用。
负载电流分配完全取决于各组阀侧绕组电抗值X2*=XY*＋X △*和阀侧连接母线的电抗XM*。
（其中XY*为Y形连接绕组的电抗值，X△*为△形连接绕组的电抗值）。
根据有关资料计算结果表明：
当变压器二次电抗X△*=XY*=5％时，
IdY=0.2928Idn Id△=0.7072Idn
当变压器二次电抗X△*=XY*=10％时，
IdY=0.3964Idn Id△=0.6036Idn
由此可见，变压器二次电抗数值愈小，负载分配相差就愈大。
有实际例子可以证明这一点。
兰州有一用户采用这种单机组12脉波二极管整流电路，投运后发现，其中一整流桥直流电流达到12000A（额定值）时，另一整流桥的直流电流只有4500A。
导致设备无法正常运行，后来被迫重新改造。
理论计算表明：增大整流变压器二次电抗X2*=X△＊＋XY*，可以部分减小负载电流分配不均的问题。
但完全依赖于增大X2*的值来弥补△Udio的影响是不切实际的。
因为要将二者（匝比4/7）的电流偏差△Id*限制到3％以下，则要求整流变压器二次电抗X2*=X△*＋XY*达到69.3％。
由于整流变压器阀侧△连接的电压U2△大于Y连接的电压U2Y，设想在变压器设计时可人为地使X △*比XY*大4.16％，则在额定运行条件下，可以使二者的负载电流分配达到均衡。
但由于整流变压器阀侧电抗可调整的只有变压器内部引线电抗和阀侧母线电抗，可调节范围很有限。
而且，整流机组的负载率是随生产工艺和备用机组的投切经常变化的。
所以，这样的设想具有很大的局限性，实际上是做不到的。
将整流变压器绕组按分裂式变压器结构（如轴向分裂）设计，增大绕组间阻抗，也有利于改善负载电流分配不均问题。
但针对晶闸管整流器而言，可能存在着其它不利于晶闸管安全运行的因素（下面另有分析说明）。
采用晶闸管整流器虽然可以对两套阀侧绕组的电流作适当的调整，使之达到均衡，但存在着其它不利于晶闸管整流器安全运行的因素（下面另有分析说明）。
采用饱和电抗器进行细调，能较好地解决二者负载电流分配不均问题。
但也是有代价的。
饱和电抗器占用的地方、增加的制造成本、本身的电耗和对功率因数的影响等都是不能忽略的。
2.2等值12脉波整流电路
对于等值12脉波整流电路来讲，就不存在因△、Y连接引起负载电流分配不均的问题。
在等值12脉波整流电路中，尽管其整流变压器的网侧也有Y形连接和△形连接之分，但由于变压器网侧绕组匝数比阀侧绕组匝数多得多，将匝数之比做到接近1/是很容易的事。
又因为两台变压器绕组的每匝电势可以设计成不相等，完全可以使两台整流变压器的阀侧电压U2Y=U2△、△Udio=0。
再加上变压器网侧电抗X1*不是公共的，对电流分配有调节作用，完全可以使两台的负载电流达到均衡分配。
3两台晶闸管整流器之间的兼容问题
在12脉波整流电路中，整流主电路是由两台6脉波晶闸管整流桥组成的。
二者之间的相位角（或控制延迟角）相差30°，由两组完全独立的阀侧绕组供电。
整流装置在运行过程中会导致电网各点电压波形产生畸变，干扰电网上其它电气设备的正常运行。
同理，电网的扰动超过一定极限时，也会导致整流装置规定性能的下降，使其运行中断、甚至损坏。
这就是整流器与所在电网的兼容性问题。
按国标GB10236－88的规定，兼容的含义是：第一，整流器对电网的干扰在电网的容许范围之内；第二，整流器接入电网后，整流器进线上的电压波动、频率、波形等参数的扰动（包括其本身接入后引起的扰动）应低于所选整流器的抗电网干扰极限值。
按照国标GB10236 88的规定，B级抗扰等级的整流器允许的换相缺口极限值是：最大深度为40％；最大宽度为30°；最大面积为最大深度与最大宽度之积的1/10，即40×30×0.1=120。
换相缺口过大，会造成触发失败、误触发或整流器工作不稳定。
一个典型的6脉波整流器其阀侧的电压换相缺口波形如图3所示。
电网换相的变流器在换相期间，参与换相的两相交流端子被瞬间短路，使变流器阀侧线电压突降到接近于零，而导致电压波形出现缺口。
在大型整流系统中，直流回路存在着很大的电感。
当直流电压出现快速波动时，电感中的储能被逆变馈送给电网。
这个过程中整流器实际上是做逆变运行。
国外公司对用于单机组12脉波整流的整流变压器就要求：阀侧绕组解耦因子α≤10％，以避免一个桥路（整流桥）运行所产生的陷落（换相缺口）干扰另一个桥路（整流桥），防止产生换相失败。
对于单机组12脉波整流电路，两台晶闸管整流桥由同一台变压器供电，两阀侧绕组间共一个磁路。
一台整流桥所产生的阀侧换相缺口很大部分（80％以上）被耦合到另一组的阀侧上，这就导致二者之间相互干扰。
其主要影响在于：激发高频振荡，有可能产生过电压；当延迟角大于30°时，换相缺口处过高的dv/dt有可能导致晶闸管被误触发，使整流器工作不稳定。
在武汉、长春两地，曾有过类似的例子。
用户因采用单机组12脉波整流电路而导致晶闸管整流器难以可靠、稳定地运行。
对于等值12脉波整流电路，变压器的两个器身是完全独立的，没有共磁路的问题。
两台整流桥所产生的换相缺口经整流变压器的漏抗衰减（到20％左右）之后，相互之间的干扰小得多。
一般不会超过整流器的抗扰极限。
所以等值12脉波整流电路的兼容好得多。
4造价的比较
单机组12脉波整流电路的变压器，只有一个器身，一台调压开关。
铁心利用率高。
所以有造价低、体积小之优点。
等值12脉波整流电路的整流变压器为双器身结构，需要两台调压开关。
相当于化整为零，铁心利用率也低。
所以，有造价高和体积相对较大的缺点。
5结语
在两种12脉波整流电路用整流变压器的结构方案选择过程中，专业的整流变压器和整流器制造厂家都会主张用户采用等值12脉波整流电路的结构形式，以保证技术和性能指标的要求。