《整流与谐波》word版

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1、变频器公共直流母线和能量回馈方案流与谐波圈子类别：低压变频器 (晴天) 2007-12-913:24:00[我要评论]  [加入收藏]  [加入圈子]   整流的作用是把交流电变成直流电，使用三相交流电的设备，比如变频器、UPS，在设备前端都有整流环节，目前整流环节的类型大概有两种，一种是使用二极管或可控硅的多脉冲整流，另一种是使用IGBT的PWM整流技术。因为整流环节会向输入侧电网注入谐波，对同一电网里的其它设备产生干扰，所以谐波的大小是区别各种整流技术的重要指标。PWM整流性能最好，价格也相对昂贵（因为IGBT的价格数倍

2、于二极管和可控硅），多脉冲整流性能不如PWM整流，是一种经济的解决方法。   谐波有电压谐波和电流谐波两种，通常我们指的谐波一般是电流谐波。我国电网使用的是50Hz的交流电，我们把频率等于50Hz的交流电量叫做基波，频率不是50Hz的交流电量叫做谐波，实际谐波的频率是50Hz的整数倍，电网里也有非整数倍谐波，称为非谐波或分数谐波。我们用谐波量的绝对值和相对值来衡量谐波电流的大小，单位是安（A），谐波的相对值等于谐波绝对值除以基波的绝对值，谐波相对值的英文缩写是THD，单位是%，各次谐波矢量和的绝对值与基波的比值就是总谐波畸变

3、，单位也是%，厂家的技术文件中常见的总电流谐波畸变是重要的性能指标。   多脉冲整流的谐波。多脉冲整流的脉冲数是6的整倍数，一般常见的有6、12、18、24、30、36，36脉冲以上的整流因为移相变压器制造难度太大，故很少采用。6脉冲整流不需要用移相变压器，其它的都要用到移相变压器，移相变压器的作用是产生移相角。多脉冲整流有多少脉冲就有多少个二极管或可控硅。下面是6脉冲整流的原理图，每相用2个二极管，三相就是6个，图中的二极管可以换成可控硅，如果将图中的二极管换成IGBT就成了PWM整流。      这是12脉冲整流的原理图

4、，用了12个二极管，其它的多脉冲整流依次类推。   假设整流脉冲数为N，N脉冲整流会产生NK+1次的谐波，就是说6脉冲整流会产生6K+1次的谐波，谐波序列为5、7、11、13……，12脉冲整流会产生12K+1次的谐波，谐波序列为11、13、23、25……。如果假设交流侧电抗为零，直流电感无穷大的理想情况，这时M次谐波电流的理论相对值为1/M，就是说5次谐波的理论值是1/5，也就是20%。多脉冲整流谐波的理论值如下：谐波次数5711131719236脉冲（%）20149865412脉冲（%）0098004理论值与实际值有不小的

5、出入，因为找不到变频器的数据，下面以某大功率UPS电源的实测值为例说明。谐波次数571113171923总畸变6脉冲（%）32383422>3012脉冲（%）119411210   要注意的是一般厂家标称的谐波是相对值，而对电网影响的大小要用绝对值来衡量，绝对值=相对值×基波绝对值，比如说两台标称谐波值一样的变频器，功率大的对电网的影响大。将6脉冲整流原理图中的二极管换成IGBT就成了PWM整流，因为开关频率高，输入谐波很小，PWM整流的电流总谐波畸变一般小于2%。      低压变频器一般用的都是6脉冲整流，这时候为了减小

6、谐波电流可以给变频器加装输入电抗器和滤波器。变频器使用PWM整流时除了有谐波小的好处外，还使变频器具有了电网回馈的能力，可以将制动时产生的能量返回电网，这种变频器厂家一般称为四象限变频器，由此衍生出一系列的专用四象限变频器，如提升机专用变频，油田磕头机专用变频器等等其实就是采用了PWM整流的变频器。高压变频器中大量使用6脉冲以上的整流技术或PWM整流，如罗宾康的多重化高压变频一般用的是30脉冲或36脉冲整流，ABB的ACS5000系列高压变频用的是36脉冲整流，AB的PF7000高压变频有6脉冲、18脉冲和PWM整流三种前端

7、。   在以上几种整流方式中，6脉冲整流是基础，为了解决6脉冲整流输入谐波大的问题，出现了12脉冲以上的整流，要减小多脉冲整流的输入谐波，可以在整流环节的前端增加滤波器。常见的组合是：6脉冲整流+5次滤波器，滤除含量最大的5次谐波，削弱其它谐波；12脉冲整流+11次滤波器，滤除含量最大的11次谐波，削弱其它谐波。18脉冲整流的输入电流总THD仅有6%左右，就算不加滤波器也能满足要求，所以18脉冲以上的整流一般不加输入滤波器。因为6/12次脉冲整流+滤波器的组合比18脉冲以上的整流价格更低，但是输入谐波指标很接近，所以实际采用

8、的很多。   优缺点总结：多脉冲整流的优点是谐波含量小，脉冲数越多谐波越小，缺点是移相变压器要消耗额外的能量，消耗的能量以热量的形式发散出来，所以一般移相变压器配有专门的散热器，另外因为移相变压器和散热器的存在，体积比较大。PWM整流各方面的性能最好，而且具有电网回馈能力，缺点是价格比较贵