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1、12 脉冲整流器原理12脉冲整流技术的发展由来已久，早在 70年代初期，当大功率可控硅发展成熟之际， 人们就已经发现了可控硅整流器在将交流电转换为直流电的同时，产生了大量的谐波电流注入到 电网中，随之而来的就是谐波电流对电网中的其它负载产生的影响，为此，人们寻求一种解决方 法，希望去除掉整流器产生的谐波电流。 在当时的技术水平和条件下，只有两种解决方案：其一是采用两套整流器通过不同相位的叠加， 以便消除H5、H7次谐波，也就是12脉冲整流器；另外一种方案就是采用LC型的无源滤波器, 试图消除（主要是）H5和（部分的）H7以及少量的其它更高次的谐波。这在当时算是比较先进 的技术。12脉冲是指在原
2、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。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。 桥1 的网侧电流傅立叶级数展开为：ilA二iIa=231/2/pId（ sinwt-l/5sin5wt-l/7sin7wt+l/llsinllwt+l/13sinl3w t-l/17Sinl7wt-l/19sinwt+）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。 iIA=231/2/pId（ sinwt+l/5sin5wt+l/7sin7wt+l/llsinllwt+l
3、/13sinl3wt+1/ 17Sinl7wt+l/l9sinwt+） 故合成的网侧线电流iA二iIA+iIIA=43l/2/p（sinwt+l/llsinwt+l/l3sinl3wt+） 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 l2kl（k 为正整数）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。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
4、。1W樂池盘建熒熬 燔入-4两牛段悅冲殴3012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?加 期航讪+-讪沾出+ :畅厂曲十血1 Ly十丄Soil3m +丄皿山ii +丄siiilStei +,) 打?/H1j1 -!ly(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?l (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。VR
5、MS： 220-58矶0百4004200.0 0.0-200.0-4000600.0-400r0 J?00.0- 2200.0壮RM咒昵你7WV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：谐波次数5th7th11th13th17th19th23th6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5th7th11th13th17th19th23
6、th6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。
7、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:优点12 脉冲整流器基本消除了 5 次谐波（衰减率10 倍以上）、部分地消除了7 次谐波（衰减率2 倍）对电网的注入影响，使得 UPS 对上线电网的谐波污染（总电流失真度 THDI ）衰减了约 2倍。3.2. 缺点谐波抑制效果较差：按照国际标准 IEC 61000-3-4 的谐波标准（参见下表），12 脉冲整流器的总电流谐波失真度为10%，满足该标准，但单次谐波Hll、H13均超过标准数值的两倍以上, 甚至比原6脉冲整流器的H11、H13还要
8、大；在一些特殊场合，只能采用12脉冲整流器+ H11次无源滤波器的方法，但其结果甚至于还不如 6脉冲整流器无源滤波器的效果；Hk%H1IEC 610003-4无滤波器LC滤波器12麻沖THM有源滤波器H321,6%-H510,7%32%23%2J0%2%H77,2%35%1 3%1 5%1 5%H93J3%-6H113,1%7%3J3%9,1%2%H132 JO%2,7%1 3%4,7% 5%H171 2%2%1 ,7%1 %1 ,1 %H191,1%2,1%1 3%0,7% 3%THDI25%35%6%10%4%低负载率时效果很差：UPS大多数情况下运行在6070%的负载率，特别是当UPS为
9、1 + 1 冗余并联时，每台UPS的负载率仅在3040%左右，12脉冲整流器的THDI约等于20%，即使 采用12脉冲整流器+H11次滤波器，也仍然在15%左右，还不如6脉冲整流器+无源滤波器的 结果（参见下图）；系统效率损失较大：假如以 6脉冲整流器的效率为单位1，则12脉冲整流器的采用将降低系统效 率的23%；而普通LC滤波器仅降低1%左右，这就是LC低通滤波器至今仍然在沿用的一个 原因；价格较高：假如以6脉冲整流器的UPS标准价为单位1,则12脉冲整流器需增加20%（内 置，但大容量时可能不能内置）到30（独立机柜外置）；而普通 LC 滤波器仅需增加 10（内 置）到20%（外置），这也
10、正是LC低通滤波器至今仍然在采用的主要原因；可靠性低：由于12脉冲整流器是由2个6脉冲整流器串连或并联组成的，因此部件增多， 反而增加了 UPS本身的故障点，降低了 UPS系统的可靠性，对整个负载系统的供电不利；安全性差：12 脉冲整流器是串连连接到 UPS 系统中的（与 LC 滤波器相同），而 MGE 推 出的THM与UPS是并联连接到电网与负载之间的，因此安全性较高，不会由于THM的故障造 成整个 UPS 系统的供电故障；与发电机匹配差：在一些配发电机的大型用户现场，采用 12脉冲整流器后， UPS 和发电机 的匹配不是最佳的，即发电机的容量将需要配得较大，有时需要2.53倍。综上所述， 12 脉冲整流器的弊大于利，在现代电力电子技术成功发展的今天，应属于逐渐 趋于淘汰的产品。而应用新技术的有源谐波调节器和有源滤波器等产品将成为市场发展的必然趋 势。
