在大功率整流技術(shù)中，不控型多脈波整流器以其結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)難度低、系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛的應(yīng)用。但是由于整流二極管的強(qiáng)非線性，不控型多脈波整流器的諧波污染問題比較突出。因此，如何提高多脈波整流器的諧波抑制能力，成為電力電子技術(shù)的重要研究課題。

12脈波整流器是大功率場合常用的多脈波整流器。按照整流橋的連接形式，12脈波整流器分為并聯(lián)型和串聯(lián)型兩大類。并聯(lián)型12脈波整流器存在電流不平衡的問題。自耦變壓器雖然能在一定程度上改善電流不平衡的問題，但其繞組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且交、直流側(cè)不存在隔離，應(yīng)用場合受到很大的限制。

串聯(lián)型12脈波整流器的兩組三相整流橋串聯(lián)連接，輸出電壓加倍，常應(yīng)用于需要高壓的大功率整流場合。串聯(lián)型12脈波整流器解決了并聯(lián)型12脈波整流器中電流不平衡的問題，但整流器自身仍將產(chǎn)生12k ±1次諧波。

在多脈波整流器中，整流脈波數(shù)決定著系統(tǒng)的諧波抑制能力。為了獲得盡可能高的整流脈波數(shù)，傳統(tǒng)方法是增加移相變壓器的輸出相數(shù)，但這會增加移相變壓器的設(shè)計(jì)復(fù)雜度，加大制造難度。另一種方法是在多脈波整流器的直流側(cè)使用有源或無源諧波抑制方法。

文獻(xiàn)[17]提出了一種采用單相PWM逆變器的12脈波整流器，逆變器輸出一個幅值可調(diào)的方波，用于改善輸入電流的相位滯后問題并減小其THD值，但逆變器的控制電路較為復(fù)雜，且有4個開關(guān)管，開關(guān)損耗較大。文獻(xiàn)[3]提出了一種采用電流諧波注入法的12脈波整流器，通過單相變壓器和單相全橋整流電路產(chǎn)生電流諧波，在交流側(cè)形成24階梯電壓，但其所用移相變壓器是非隔離的，應(yīng)用場合受到很大限制。

針對使用隔離變壓器的串聯(lián)型12脈波整流器，提出了一種直流側(cè)電壓諧波注入法，該方法通過諧波注入電路向整流器注入6倍電網(wǎng)電壓頻率的電壓諧波；當(dāng)注入變壓器的匝比滿足一定條件時，可使隔離變壓器輸入電壓由12階梯波變?yōu)?4階梯波，大幅度減小整流器輸入電流的諧波含量，提高整流器的輸入功率因數(shù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，使用諧波注入電路后，輸入功率因數(shù)約為98.94%，隔離變壓器輸入電壓總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion, THD）值約為3.34%，輸入電流THD值約為2.65%，電能質(zhì)量得到明顯提高，諧波抑制性能顯著。

圖1 采用直流側(cè)無源電壓諧波注入法的串聯(lián)型24脈波整流器

結(jié)論

針對串聯(lián)型12脈波整流器，本文提出了一種直流側(cè)電壓諧波注入方法，有效降低了整流器的輸入電流諧波。該方法的實(shí)現(xiàn)電路包括二次側(cè)帶中心抽頭的注入變壓器和單相全波整流電路。

仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)注入變壓器的匝比為56時，整流器的輸入功率因數(shù)由97.43%提高到98.94%，減小了無功電流對電網(wǎng)的污染，電能質(zhì)量得到明顯提高；隔離變壓器輸入電壓由12階梯波變?yōu)?4階梯波，其THD值由9.74%降到3.34%；輸入電流的波形近似正弦化，其THD值由7.62%降到2.65%，整流器的諧波抑制性能得到顯著提高；注入變壓器的容量僅占負(fù)載功率的2.3%，諧波抑制代價較小。

綜上，基于直流側(cè)電壓諧波注入法的串聯(lián)型24脈波整流器結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、諧波抑制效果顯著，在高壓場合具有較好的應(yīng)用價值。