6 脉冲与 12 脉冲可控硅整流器原理与区别

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。 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： 谐波次数 6 脉冲谐波含量 12 脉冲谐波含 量 5th 20% 0% 7th 14% 0% 11th 9% 9% 13th 8% 8% 17th 6% 0% 19th 5% 0% 23th 4% 4% 某型号大功率 UPS 谐波实测数据表： 谐波次数 6 脉冲谐波含量 12 脉冲谐波含 量 5th 32% 1% 7th 3% 1% 11th 8% 9% 13th 3% 4% 17th 4% 1% 19th 2% 1% 23th 2% 2% 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。