6脉冲与12脉冲整流器UPS的原理与区别

6脉冲与12脉冲整流器UPS在原理上存在显著差异，这些差异也导致了它们在性能和应用场景上的不同。

一、原理

1. 6脉冲整流器UPS

6脉冲整流器是指由6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流电路。由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别进行控制，因此得名6脉冲整流。在理想状态下，忽略换相过程、电流脉动、触发延迟角和交流侧电抗等因素，6脉冲整流器的交流侧电流傅里叶级数展开后，会含有6K±1（K为正整数）次谐波，即5、7、11、13…等各次谐波。这些谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。

2. 12脉冲整流器UPS

12脉冲整流器是在6脉冲整流器的基础上发展起来的。它在输入端增加了移相变压器，并再增加了一组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，12脉冲整流器也被称为12相整流电路。两个三相整流电路通过变压器的不同联结构成。在理想状态下，两个整流桥产生的5、7、17、19…等次谐波会相互抵消，注入电网的只有12K±1（K为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波。

二、区别

1. 谐波含量

● 6脉冲整流器谐波含量最大的是5次谐波。

● 12脉冲整流器由于两个整流桥的相互抵消作用，其谐波含量相对较低，最大的是11次谐波。

2. 对电网的影响

● 6脉冲整流器产生的谐波可能导致配电线缆、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。

● 12脉冲整流器由于谐波含量较低，对电网的影响相对较小。

3. 滤波器配置

● 6脉冲整流器通常需要加装5次滤波器来抑制谐波。但在UPS负载较轻时，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，导致发电机输出电压异常升高而停机。因此，6脉冲+5次谐波滤波器方案在UPS负载较轻时不建议使用。

● 12脉冲整流器本身谐波含量就较低，单独使用时即可达到一定的电流谐波指标。如果采用12脉冲整流器+11次谐波滤波器，则可达到更低的电流谐波指标，满足更严格的电网要求。

4. 性能表现

● 在多项性能指标上，如能耗、发电机宕机风险、引起开关误动作的可能性、UPS前端所需发电机容量以及整流器输出纹波电压等方面，12脉冲整流器均优于6脉冲整流器。

综上所述，6脉冲与12脉冲整流器UPS在原理上存在显著差异，这些差异导致了它们在谐波含量、对电网的影响、滤波器配置以及性能表现等方面的不同。在实际应用中，应根据具体需求和场景选择合适的UPS类型。

审核编辑 黄宇