1、谐波
关于电力系统的谐波限制，各国区别很大：有些国家不作限制，德国只取5、7、11、13次，前苏联只规定了总的电压畸变值不大于5％，而美国就不同电压等级和供电系统分别规定了电压畸变值[1]。现行国家标准GB/T 14549-93《电能质量公用电网谐波》，对2~25次谐波给出了明确的限制要求，也就是说需要考虑2~25次谐波。
电力系统谐波，有一种特性叫半波对称，没有直流分量且偶次谐波2，4，6，…被抵消[2]。同样在不含N线的三相对称电路中，没有零序电流通道，所以不存在3，6，9，…等零序谐波[3]。以上这两种特性不适合电弧炉炼钢，在电弧炉炼钢过程中会产生2~7次谐波，尤其以2、3、4次为重。
综合以上，对于常规设备我们只需考虑滤除5，7，11，13，17，19，23，25次谐波，特别是5、7、11、13次谐波。
谐波电流的理论含量In≈I1/n， n为脉波次数。然而由于换相平波的作用，实际值比理论值要小[2] ，即5次谐波电流小于基波电流的20%、7次谐波电流小于基波电流的14%…等。
2、脉波
三相交流电源在一个周期内有3个波峰、3个波谷，经过三相桥式整流器后，在坐标轴的第一象限会得到6个波峰，这样的整流器就称为6脉波装置。（也可以叫做6脉动、6脉冲）
如果增加输入电源的相数，就可以增加脉波数量，比如：输入6相可以得到12脉波、输入12相可以得到24脉波。6脉波整流装置会产生6k±1（k=1，2，3，…）次谐波，特征谐波为5、7、11、13…次；若提高整流脉波数，采用12脉波整流装置，会产生12k±1（k=1，2，3，…）次谐波，特征谐波为11、13、23、25……次；以此类推。
也就是说，为了滤除部分低次谐波，可以提高输入相数，而要提高输入相数，一般地就需要整流变压器。
3、整流变压器
3.1 整流变压器滤波需要四个条件：
★用电设备的“整流器组数”与“整流变压器二次绕组数”相等。
★每组整流器所带的负荷必须相等、性质类似且同时工作。
★设备功率足够大，在经济合理的情况下可以设置专用变压器，如果说用电设备只有几十千瓦，就没有必要了。
3.2 整流变压器的一次侧称为网侧，二次侧称为阀侧。
3.3 如图4-1所示， 构建一套6相输入系统，整流变压器阀侧有两个绕组，每个绕组对应一套三相桥式整流器，把这两个整流器的直流输出串联或并联，即可得到12脉波整流电路。
构成6相12脉波系统关键因素：
★为了使网侧谐波最小(消除5、7次谐波)，两个阀侧绕组之间相位需要相差30°，实际上就是满足公式 (360/n)°，这里的n为脉波数量[4]。【相位差取30°，在《电力系统谐波:基本原理-分析方法和滤波器》这本书中有详细的推导过程】
★最好采取Yy0 、Dd0常规联结组别，尽量不使用Yy2、Yy4、Yy6、Yy8、Yy10和Dd2、Dd4、Dd6、Dd8、Dd10这种异相联结组别。
★所以6相12脉波系统变压器联结为Yd1-y0和Yd11-y0，也可以为Dy1-d0和Dy11-d0。
网侧为星形的双裂解整流变并未推广使用【我也不知道原因】，在实际应用中，Dy11-d0整流变广泛应用于各类轧线传动、直流冶炼生产中。它的阀侧y绕组IA超前d绕组IA相位30°、y绕组IB超前d绕组IB相位30°、y绕组IC超前d绕组IC相位30°，这种叫做“同相超前”。
因为Dy1-d0整流变生产困难，可以采用Dy5-d0整流变代替。Dy5-d0整流变的d绕组IA超前y绕组IC相位30°、d绕组IB超前y绕组IA相位30°、d绕组IC超前y绕组IB相位30°，这种叫做“异相超前”。若以网侧绕组为基准，也可以理解为y绕组的A相变为了B相、B相变为了C相、C相变为了A相，在接入整流装置前必须注意核查相序。
综合以上， 6相12脉波系统中的双裂解整流变压器联结方法一般为：Dy11-d0 或Dy5-d0[5]，优选Dy11-d0。
3.4 在地铁设计中，常常会用到两台双裂解整流变压器组成12 相24 脉波系统，两台变压器网侧相位差为360/24=15°，阀侧相位差仍然保持为30°，变压器联结方法有两种[5]：
★1号变压器Dy5-d0(网侧移相+7.5°) 、2号变压器Dy7-d2(网侧移相-7.5°)。
此方法属于网侧、阀侧同时移相，相当于移相角度为-22.5°、-7.5°、7.5°、22.5°，在冶金工业系统中并不常见。Dy11-d0 与Dy1-d2变压器效果等价，只是网侧绕组方式有所不同，Dy11-d0网侧绕组为左形连接，联结组别加2，即可转换为右形连接的Dy1-d2变压器[6]。Dy5-d0 与Dy7-d2变压器同理。
3.5 对于三相桥式整流系统，一般变压器绕组容量为整流后直流容量的1.05倍[7]。如图4-1，整流装置的电源为750kVA，750*1.05=787.5kVA，选用800kVA的变压器是合理的。【实际上直流VAR炉功率为1300kW，电源厂家的整流器按1500 kVA设计】
4、移相变压器
中压变频器中的整流变压器常常被称为移相变压器，移相变压器也就是整流变压器，只不过称呼不同而已。
经过我对东方日立、利德华福和汇川等品牌，不少于8台变频器的观察，得出以下结论：
★由于IGBT承受电压有限，阀侧绕组额定电压为690V。
★对于6kV变频器，阀侧为15个绕组，变频器为15相30脉波系统，阀侧移相角度分别为-24°、-12°、0°、12°、24°。
★对于10kV变频器，阀侧为24个绕组，变频器为24相48脉波系统，阀侧移相角度分别为-26.25°、-18.75°、-11.25°、-3.75°、3.75°、11.25°、18.75°、26.25°。
★对于6kV变频器，阀侧为15个绕组，其中5个绕组为输出端U相提供整流逆变电源、5个绕组为输出端V相提供整流逆变电源、5个绕组为输出端W相提供整流逆变电源，即输出端每相为5个IGBT功率单元串联，得到相电压为5*690=3450V，乘以1.732得到输出线电压5976V。
★对于10kV变频器，阀侧为24个绕组，其中8个绕组为输出端U相提供整流逆变电源、8个绕组为输出端V相提供整流逆变电源、8个绕组为输出端W相提供整流逆变电源，即输出端每相为8个IGBT功率单元串联，得到相电压为8*690=5520V，乘以1.732得到输出线电压9561V。
综合以上，可以得出结论，中压变频器不需要考虑滤波问题。
参考文献
[1] 中国联合工程公司. GB50052-2009, 供配电系统设计规范[S]. 北京: 中国计划出版社, 2010.
[2] WAKILEH J. 电力系统谐波:基本原理-分析方法和滤波器设计[M]. 徐政,译. 北京: 机械工业出版社, 2011.
[3] 王兆安, 刘进军, 王跃等. 谐波抑制和无功功率补偿 第三版[M]. 北京: 机械工业出版社,2018.
[4] 王文, 干永革, 何山等. 整流变压器联接组别的优化选择及谐波分析[J]. 冶金自动化, 2001(1):35-38.
[5] 沈阳变压器研究所. JB/T 16093-2007, 城市轨道交通用干式牵引整流变压器[S]. 北京: 机械工业出版社, 2007.
[6] 韩瑾. 24脉波牵引整流变压器联结组的变换[J]. 变压器, 2007, 44(1):5-8.
[7] 天津电气传动设计研究所. 电气传动自动化技术手册 第二版[M]. 北京: 机械工业出版社, 2005.
