山特3C3HD30KS UPS电源三进三出12脉冲晶闸管全桥整流电路,两个整流器与输入端均隔离,原边为三角形连接、副边整流器A采用三角形连接,整流器B采用星形连接,该山特UPS电源装有智能化的输入滤波器,可根据负载量决定是否投入使用部分滤波电容,对于采用12脉冲整流方式的山特UPS电源来说,输入电流的谐波主要以11次、13次为主,故该山特UPS电源滤波器设计即针对11次和13次谐波进行吸收,由电能质量分析图(见图4)可知:对于11次、13次谐波的滤波效果非常好,11次、13次谐波含量仅为0.3%和0.4%,而总电流谐波畸变也在5.2%以内,电流呈现出较好的正弦波形且输入功率因数高达0.94。D品牌山特UPS电源采用的智能化输入滤波器能有效地净化来自市电电网的脉冲、浪涌电压、尖峰电压、高频电磁*等可能对山特UPS电源造成的危害,同时也可以减小由整流器所形成的电流谐波对市电电网的谐波污染,并且提高了输入功率因数。
2.5对脉宽调制整流无输入隔离变压器和输入滤波器山特UPS电源的谐波分析
脉冲整流器是一种以脉宽调制(PWM)方式工作的整流器,与相控整流器相比具有功率因数高、谐波含量低、交流侧电流接近于正弦,以及整流器动态响应快的优点,国家气象信息中心12OkVAE品牌山特UPS电源即为采用IGBT的PWM整流工作方式的山特UPS电源,从电能质量分析图中(见图5)可以得出:在负载率为62.2%的情况下,其输入电流总谐波畸变在10.9%以内,以5次谐渡和7次谐波为主,电流波形较接近正弦波,但并不光滑,功率因数很高(0.94),符合PWM整流的特点。但是,经过分析比较可知:PWM整流产生的总谐波畸变大于12脉冲相控整流,与传统的观点认为PWM整流"谐波含量低"的特点略有差别。
比较和总结整流、滤波方式输入总谐波畸变输入功率因数优点缺点
6脉冲SCR整流很大较低谐波畸变严重
12脉冲SCR整流+30°移相变压器+11次谐波滤波器较小高谐波抑制效果较好移相变压器谐波抑制效果不如输入隔离变压器
12脉冲SCR整流+输入隔离变压器+11次谐波滤波器+13次谐波滤波器很小高(1)输入总谐波畸变很低(2)功率因数较高(3)可靠性高、技术成熟(4)相对成本低体积较大
IGBTPWM整流小较低(1)对谐波有一定的抑制效果(2)功率因数较高(负载率较高的情况)目前无法生产高功率IGBT整流器
6脉冲SCR整流+混合滤波器小较低谐波抑制效果很好,输入总谐波畸变很低(1)存在误补偿问题(2)可靠性不高(3)系统效率低(4)成本高
例如类似国家气象信息中心这样以大型计算机机房为主要负载的场地环境来说,选用12脉冲晶闸管(SCR)整流方式,配合以11、13次谐波滤波器或者IGBTPWM整流方式以及6脉冲SCR整流配以混合滤波器的三种形式均可对谐波具有较好的抑制效果但若负载效率较低,则可排除IGBTPWM整流方式,因其在负载率较低的情况下,功率因数也较低。信息中心的计算机房负载量很大且必须考虑能耗问题,故综合诸多因素,12脉冲晶闸管(SCR)整流方式,配合11、13次谐波滤波器的形式在目前较有合适,在谐波的抑制、功率因数的提高方面均有一定的优势。