咨询电话:010-52882318

企鹅电竞直播网站官网

企鹅电竞直播网站官网

大功率UPS 6脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别

发布时间: 2024-07-22 19:19:46 |   作者: 企鹅电竞直播网站官网

  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UPS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。 图1.1 计算机仿线脉冲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) 故合成的网侧线) 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。 图1.2 计算机仿线脉冲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: 谐波次数 5th 7th 11th 13th 17th 19th 23th 6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 23th 6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。 三、谐波分析和改良对策 谐波会造成配电线缆、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: 谐波次数 3th 5th 7th 11th 13th 17th 19th Total IEC6000-3-4指标要求 21.6% 10.7% 7.2% 3.1% 2% 1.2% 1.1% 25% 6脉冲谐波含量 32% 3% 8% 3% 4% 2% 30% 6脉整流器+5次滤波器 2% 1% 7% 2% 3% 2% 9% 12脉冲谐波含量 1% 1% 9% 4% 1% 1% 10% 12脉整流器+11次滤波器 1% 1% 3% 2% 1% 1% 4.5% 从上表能够准确的看出,加装滤波器对谐波抑制作用很明显。 需要非常指出的是:6脉冲+5次谐波滤波器的配置能够达到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(75%负载 6脉冲 86% 65% 50% 30% 6脉冲+5次滤波器 50% 30% 15~20% 10~12% 12脉冲 20% 15% 12% 9.5% 12脉冲+11次滤波器 12~15% 8 ~12% 5~8% 4.5% 附表2:某型号400KVA 12脉冲+11次滤波器 UPS输入电流总谐波含量表 负载百分比 电池谐波分量THDI% 总谐波电流绝对值 100% 4.5% 33A 75% 5% 28A 50% 8% 29A 40% 10% 29A 30% 12% 27A 影响电网的是谐波电流的绝对值,而不是谐波电流的百分比。由上表能够准确的看出,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的效输入电流总谐波,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的污染最低,适用于可靠性要求比较高的场合使用。 四、性能对比: 项目 6脉整流器+5次滤波器 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 く10% く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。为解决以上问题: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 5.UPS前端需发电机容量 大,要求按1.6~2倍配置发电机的容量 更小,按1.5~1.8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 6.UPS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比较大,变压器,断路器,电缆等均需降额使用,因此导致投资费用增加。 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%,大幅度的降低了电池充电时的纹波影响,可有效延长电池的寿命。 从上表能看到,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,经过一直在改进和完善,现已慢慢的变成为大功率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。 终上所述,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。


 

相关推荐