艾默生网络能源有限公司UPS产品部         温顺理
　　
　　摘要从理论推导、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的整流技术进行了深入全面的剖析。

3 谐波分析和改良对策
　　
　　谐波可能造成配电线缆、变压器发热,降低通信质量,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正序(3k+1次,k为0和正整数)、负序(3k+2次,k为0和正整数)、零序(3k次,k为正整数)。
　　
　　正序电流使损耗加重,负序电流使电机反转、发热,零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:

　　
　　某型号大功率UPS加装滤波器后谐波对比表如表3所示。

　　
　　从表中可以看出,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(<15%额定负载)时,整流器输入电流会超前输入电压,如果发电机的励磁绕组采用自励方式,很容易产生电枢正反馈效应,发电机输出电压会异常升高,导致发电机进入保护状态而停机。因此6脉冲+5次谐波滤波器方案不建议在UPS负载较轻时使用。当实际负载较轻时,可将5次谐波滤波器从整流器上脱离出来。
　　
　　而单独的12脉整流器也可达到10%左右的电流谐波指标,但是没有大电容的LC电路,避免了与发电机的励磁正反馈效应。
　　
　　采用12脉冲整流器+11次谐波器可达到小于4.5%的电流谐波指标。单次谐波和总谐波含量均满足IEC61000-3-4的指标要求如表4、表5所示。

　　
　　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。由表5可以看出,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有效输入电流总谐波,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,适用于可靠性要求较高的场合使用。
　　
　　4 性能对比
　　
　　从表6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脉冲整流技术自上世纪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。

　　
　　5 结语
　　
　　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。

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