1、1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 6K1(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
2、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。.)19sin7si13sin1si7sin15si(in32 tttttttIidA 212 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、1
3、9、次谐波相互抵消，注入电网的只有12k1(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。.)19sin7si13sin1si7sin15si(in32 tttttttIidIA .)19sin7si13sin1si7sin15si(in32 tttttttIidIA .)(4IidIA3二、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：谐波次数 5th 7th 11th 13th 17th 19th 23t
4、h6 脉冲谐波含量 20% 14% 9% 8% 6% 5% 4%12 脉冲谐波含量 0% 0% 9% 8% 0% 0% 4%某型号大功率 UPS 谐波实测数据表：谐波次数 5th 7th 11th 13th 17th 19th 23th6 脉冲谐波含量 32% 3% 8% 3% 4% 2% 2%12 脉冲谐波含量 1% 1% 9% 4% 1% 1% 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。4三、性能对比：项目 6 脉整流器+5 次滤波
5、器12 脉整流器+11 次滤波器12 脉整流器+11 次滤波器的技术优势1、辐射到电网的输入电流谐波含量 10% 4.5% 由于整流滤波型负载引入市电电网会造成电网被“污染” ，由此而造成大量的高次谐波电流流过整个供电系统。为此，将会造成流过中线的电流过流及电动机负载异常发热。为解决上述问题：建议配置 12 脉冲整流器加 11 次谐波滤波器，从而确保用户电网的供电质量达到“绿色电源”标准。2能耗 较大 较小 辐射到电网的输入电流谐波含量小高次谐波会在输入电力变压器、电缆上产生附加热损，造成能源浪费。3发电机宕机易 不会 避免了励磁绕组的正反馈效应4引起开关误动作易 不易5UPS 前端需发电机容
6、量大，要求按1.62 倍配置发电机的容量更小，按1.51.8 倍配置发电机的容量6 脉冲整流器 UPS 需 1.8 倍以上油机容量12 脉冲整流器只需 1.5 倍油机容量6UPS 输入开关、电缆容量配置增加 不增加 由于 6 脉冲整流输入峰值电流较大，变压器、断路器、电缆等均需降额使用，从而导致投资费用增加。7.整流器输出纹波电压较大 降低 50% 12 脉冲整流器输出的直流电压的纹波是 6 脉冲的 50%，大大降低了电池充电时的纹波影响，可有效延长电池的寿命。从上表可以看到，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，经过不断改进和完善，现已逐渐成为大功率 UPS 整流器的优选技术。全球主流的大功率 UPS 厂商均推出了 12 脉冲 UPS 产品。综上所述，在投资额充许的情况下，尽量选用 12 脉整流器加 11 次滤波器的 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)和国际电工委员会 IEC61000-3-4 的指标要求。
