多脉动整流器与脉冲宽度调制整流的区别探讨研究
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摘 要：对于预防型治理电网谐波，多脉动整流和脉冲宽度调制整流是效果较为明显的技术手段。在设备选型中也较多采用，针对这两种整流方式，本文从原理、整流效果和优缺点方面进行了分析研究。
关键词：多脉动；脉冲宽度调制；整流
整流器的作用是将交流电转换成直流电，是电力系统网络中的主要谐波源。通常有两种整流元器件，二极管和晶闸管。多脉动整流器（MPR）这类电力电子变换装置的原理是基于多脉动整流技术。相对于PWM（脉冲宽度调制）整流器，多脉动整流器具有结构简单、造价低、稳定性高等优点，尤其广泛应用于大功率整流系統。根据整流器脉动数不同，可以分为6脉动、12脉动、18脉动、24脉动、30脉动、36脉动、48脉动等。
二十一世纪以来，国际上许多研究组织和多数国家投入较多精力研究多脉动整流技术。其中以美国学者、韩国学者、日本学者和印度学者为主，从多脉动整流装置的多抽头变换器构造形式和移相变压器组成，谐波控制策略等方面进行研究优化设计。我们国家在此方面也进行了深入研究，取得了突破性的学术成果，与国际接轨，推动了国内多脉动整流技术的长足发展。
多脉动整流器原理：每个整流桥的变压器联结形式不同，分别提供三相电源电压。其中△/△联结形式的变压器原、副边电压相关一致，而△/Y 联结形式的变压器原、副边电压相位相差30°。在感性负载较大情况下，且忽略整流桥换相引起的脉动和直流侧电流脉动，刚每相基波电流与相电压相位一致。但因变压器移相的影响，某次谐波在整流桥两端存在相位差。当左侧整流桥电路产生的某次谐波，和右侧整流桥电路产生的同次谐波，存在幅值大小一致及相位正好相反的关系，则该次数的谐波不会流入电网的入口。以6脉动整流器和12脉动整流器为例。
6脉动整流器：用六个晶闸管元器件构成的全桥式整流电路，通过六个开关脉冲分别控制六个晶闸管元器件，所以称之为6脉动整流。
当忽略全桥式晶闸管整流桥换相引起的脉动和直流侧电流脉动，交流线路侧的电抗假设为零，直流线路侧的电感假设为无穷大，并假定延迟触发角处于零位，用傅里叶级数公式表示为：
可知，12脉动整流桥在6脉动整流桥的基础上，两侧整流桥电路分别产生的5、7、17、19等高次谐波幅值相等、相位相反，从而相互抵消，反馈至电网接线侧高次谐波次数为12k±1（k为正整数），即：11、13、23、25等次。
此外，根据多脉动整流电路原理，还有18、24、30、36、48等脉动整流系统。整流器的脉动次数越多，高次谐波分量的最低次频率越高，因而可以通过提高整流器的脉动次数，以降低整流设备的注入电源网络侧的谐波含量，改善电网波形质量。
脉冲宽度调制整流简称PWM整流，通过门极关断功率开关管实现整流。整流器还包括有不可控整流器（如：二极管整流）和相控整流器（如：晶闸管整流）。
相控整流器的虽然得到普遍投入使用，但存在问题却很多：晶闸管元器件在换相过程中，会引起电压畸变；谐波电流影响电网电能质量；深控状态下会致使功率因数减小；闭环控制状态下，响应速度缓慢。不可控整流器，虽能提高功率因数，但谐波却致电网“污染”；且直流电压不可控。
PWM 整流器主要由交、直流电路和全控型功率晶体管桥路组成。PWM 整流器在元器件方面采用全控式功率晶体管，使其实现了优良的性能，同时也就取代了不可控和相控整流方式，改善电力系统电网侧的电流波形，使其趋于正弦化；可以控制PWM整流侧输出的直流电压和电网侧的交流电压，使系统侧电网功率因数的绝对值能够接近于1；实现双向传输；动态控制区响应迅速。根据主电路结构类型，脉冲宽度调制整流器又分电压型整流器（Voltage Source Rectifier-VSR）和电流型整流器（Current Source Rectifier-CSR）。就响应速度方面进行比较，电压型整流器明显优于电流型整流，且更方便，因此目前多采用电压型。
可见，多脉动整流器与脉冲宽度调制整流各有各的优势，在实际使用中要根据具体场合及投资费用综合考虑。
参考文献：
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