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300，

因网侧线电流比桥I超前300

(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。

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。