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艾默生UPS电源专项培训-6脉冲和12脉冲技术差别

艾默生UPS电源专项培训-6脉冲和12脉冲技术差别
艾默生UPS电源专项培训-6脉冲和12脉冲技术差别

120KVA 机型6脉冲和12脉冲的技术差别

6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成的全桥整流,由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流。一般三相电使用6脉冲整流时,由于晶闸管只在交流电压波形幅值大于直流母线电压时才导通,输入电流不连续呈脉冲状,谐波含量很高,不加额外的滤波方式如无源滤波(电感)、有源滤波(PFC )时,输入反馈回电网的谐波电流总THD 超过30%,即总谐波电流含量超过总电流的33%,有可能造成配电线缆、变压器发热,空气开关误动作,发电机喘振等。

6脉冲整流原理图和电流电压效果图:

加入无源滤波器即校正电感后,才可将输入电流谐波含量降至10%左右。但这仅仅是满载情况下的指标。实际上,越是轻载情况,6脉冲整流器的输入谐波电流含量就越大,比如50%负载情况下,6脉冲整流器的输入谐波电流总含量超过56%;25%负载情况下,则超过78%。也就是说,谐波的绝对值基本不随负载量的减轻而减少。

12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上,在输入端增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器,使直流母线电流由12个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流。它使整流器导通角大幅增加,输入电流更平滑,谐波电流含量减少,一般可达到10%左右,在增加无源电感滤波后,输入谐波电流可降至4%以下。而且,即使轻载工作,其良好的输入电流特性也不会大幅下降。比如50%负载情况下,12脉冲整流器的输入谐波电流总含量<12%;25%负载情况下,则<15%。可以有效减少谐波的绝对值。 12脉冲整流UPS 原理如下图:

UPS 中有并联冗余的2个6脉冲整流器,所以,其工作时即使有一个整流器故障,也不会影响UPS 正常工作,提高了UPS 系统的故障容错能力。

由于使用了全功率的移相变压器和6脉冲整流器,所以同厂家的12脉冲整流器的UPS 比6脉冲整流器的UPS 体积、重量都要大至少1/3。相应的成本也更高。

有的厂家采用IGBT 高频整流技术也能够实现更好的输入谐波电流特性,其整流器可靠性等同於采用一个6脉冲整流器的UPS ,相对于采用12脉冲整流器的UPS 其整流器的容错能力

稍低。

2个12脉冲UPS并联的原理图如下:

而有的厂家,为偷工减料降低成本,则采用偷换概念的方式,只在2个6脉冲整流UPS的其中一台前加自偶的移相变压器,宣称并机系统也是12脉冲整流,可靠性则随着成本的降低而降低。

原理图如下:

而其他技术,如在整流器前加装有源滤波器(谐波电流有源补偿器)和采用Delta变换器的方式,也可以获得不错的输入谐波电流特性,但其工作方式是和UPS并联运行,所以一旦UPS前端的谐波调节器故障,就会导致UPS转电池工作甚至影响UPS整流器的正常,其可靠性甚至不如单一的6脉冲整流器,增加了系统的故障点。

原理图如下:

实际上谐波补偿器THM 相当于一个逆变器,在这里就是增加了一个新的非容错的设备,因此

也就是增加了一个故障点,降低了系统的可靠性。对于有源滤波器THM 而言,它存在如下技术弱点:

1、可靠性低:对于6脉冲+有源滤波器的UPS 來说,由于在它的有源滤波器中、使用IGBT 管作为它的整流器和变换器的功率驱动管, 其故障率偏高。相反,对于12脉冲+无源滤波器的UPS 來说,在它的滤波器中、使用的是可靠性很高的电感和电容。

2、存在"误补偿"问题:由于它的补偿响应时间长达40ms 以上,存在"误补偿"隐患。当在输入电源上或在UPS 的输入上游侧、作大负载的切除/投入操作时,易产生”误补偿”。轻者,造成UPS 的输入谐波电流”突变”。严重时,会导致UPS 的输入开关"误跳闸"。 1.例在总参XX 部使用梅兰GALAXY UPS,不加THM 有源滤波器,UPS 工作正常,加了有源滤波器,输入开关隔二三月跳闸一次,电池放电完毕,负载当机。

3、降低系统效率,增加运行成本:有源滤波器的系统效率为:93%左右。对于

500KVA ”3+1”UPS 并机系统而言,在1500KVA 负载下及按33%的输入谐波电流进行补偿的条件下,它在1年內、所需支付的电费为:

2000KVA*0.07/3=140KVA/3=46.7KVA; 一年的耗电量为326748KW.Hr, 需要增加的电费开支为:261398元=26.1万元。

有源滤波器

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