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。

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、谐波分析与改良对策
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与正整数)、-序(3k+2次，k为0与正整数)、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:常用得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:
从上表可以瞧出，加装滤波器对谐波抑制作用非常明显。

需要特别指出得就是：６脉冲+5次谐波滤波器得配置可以达到９%左右得谐波要求,但就是由于5次谐波（２50Hz）滤波器得电容容值较大,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,如果发电机得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。

而单独得12脉整流器也可达到10%左右得电流谐波指标,但就是没有大电容得ＬC电路,避免了与发电机得励磁正反馈效应。

采用1２脉冲整流器+11次谐波器可达到小于4、5％得电流谐波指标。

单次谐波与总谐波含量均满足IＥC61０00-3－4得指标要求。

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:
表
表可以瞧出，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
最小得效输入电流总谐波,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得污染最低，适用于可靠性要求较高得场合使用。

四、性能对比：
从上表可以瞧到,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,经过不断改进与完善，现已逐渐成为大功率ＵＰS整流器得优选技术。

全球主流得大功率ＵPS厂商均推出了12脉冲UPS产品。

终上所述,在投资额充许得情况下,尽量选用１2脉整流器加1１次滤波器得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）与国际电工委员会ＩＥC61００0－３－4得指标要求。