关于UPS中的12脉冲整流器.pdfVIP

关于UPS中的12脉冲整流器

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。

在当时的技术水帄和条件下，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-phaseconnection

withtwoGraetzbridgesforthesuppressionofharmonics5and7ofnetworkcurrent】。

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