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　　简单剖析脉冲整流器原理应用技术 　　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。 　　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。滤波器原理图如下： 　　 　　图：常用的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： 　　 　　从上表可以看出，加装滤波器对谐波抑制作用非常明显。 　　需要特别指出的是：6脉冲+5次谐波滤波器的配置可以达到9%左右的谐波要求，但是由于5次谐波(250Hz)滤波器的电容容值较大，在UPS负载较轻(