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在内阻、电容、电感串联电路中,电源、电压、电流呈同相现象,称为串联谐振。 其特点是:电路为纯内阻,电源、电压、电压同相,检测X等于0,阻抗Z等于内阻R,此时阻抗电路最小,电压最大。 电感和电容上可能会形成比电源电流大很多倍的大电流,所以串联谐振称为电流谐振。
谐振电流与原电流叠加,并联谐振:在内阻、电容、电感的并联电路中,电路端电流与总电压同相的现象称为并联谐振,其特点是:并联谐振是一种完全补偿,电源不需要提供无功功率,而只提供内阻所需的有功功率。 谐振时,电路的总电压最小,市电电压往往小于电路中的总电流。 因此,并联谐振又称为电压谐振。
串联谐振装置采用利用串联谐振原理设计的最新交流耐压试验设备。 一套串联谐振耐压试验设备可用于电力变压器、交联电缆、开关柜、电动机、发电机、GIS和SF6开关、母线、套管、CT、PT等的交流耐压试验。全能型交流耐压设备。
01
和串联谐振以获得特性
1.并联谐振电路
当外部频率施加于并联谐振电路时,具有以下特点:
我。 当外界频率等于其谐振频率时,其电路阻抗为纯内阻,并有最大值。 这种特性在实际应用中称为选频电路。
二. 当外加频率低于其谐振频率时,电路阻抗呈容性,相当于一个电容器。
三. 当外加频率高于其谐振频率时,电路呈感性,相当于一个电感线圈。
所以当串联或并联谐振电路在信号频率点没有调整时,通过它的信号会形成相移。 (即相位失真)
2.串联谐振电路
当外部频率施加到串联谐振电路时,它具有以下特性:
我。 当外来频率等于其谐振频率时,其电路阻抗为纯内阻且有最小值。 这种特性在实际应用中被称为陷波滤波器。
二. 当外加频率低于其谐振频率时,电路阻抗呈感性,相当于一个电感线圈。
三. 当外界频率高于其谐振频率时,电路呈容性,相当于一个电容器。
02
并联和串联谐振的区别
串联谐振和并联谐振这两种现象是余弦交流电路特有的现象,广泛应用于电子和通信工程中,但在电力系统中,谐振可能会扰乱系统的正常运行。 下面我们来分析一下串联谐振和并联谐振的区别。
从负载谐振的形式来定义,可分为并联逆变器和串联逆变器两种。 串联逆变器与并联逆变器的主要技术特点及比较如下:
串联逆变器和并联逆变器之间的区别始于它们使用的不同振荡电路。 后者采用L、R、C串联,前者采用L、R、C并联。
(1)串联逆变器的负载电路对电源呈低阻抗,需要电流源供电。 因此,必须在被检混直流电源的末端并联一个大的混频电容。 逆变器发生故障时,浪涌电压大,保护难度大。
并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,需要由电压源供电,需要在直流电源的末端串联一个大检波器。 但当逆变器出现故障时,由于电压受大检测限制,影响不大,也更容易保护。
(2)串联逆变器输入电流恒定,输出电流为方波,输出电压近似为正弦波。 二极管上的电压过零后进行换向,因此电压总是超前电流一个φ角。
并联逆变器输入电压恒定,输出电流近似正弦波,输出电压为方波。 当谐振电容上的电流过零时进行换相,负载电压总是超前电流一个φ角。 也就是说,两者都工作在容性负载状态。
(3)串联逆变器采用恒压源供电。 为防止逆变器上下桥臂二极管同时导通,造成漏电,换流时必须先关断再导通。 即应有一段时间(t)使所有二极管(其他电力电子元件)处于截止状态。 此时杂散电感,即直流端到元件的引线电感上形成的感应电势,可能会损坏元件,因此需要为元件选择合适的浪涌电流吸收电路。 据悉,在二极管关断期间,为保证负载电压的连续性,保护二极管免受换流电容上的大电流影响,必须在两端反并联一个快速晶闸管二极管。
并联逆变器由恒流源供电。 为了防止在混频检测Ld上形成较大的感应电势,电压必须是连续的。 也就是说,换流时必须保证逆变器上下桥臂的二极管先导通后关断,即换流期间(tγ)所有二极管都处于导通状态. 此时虽然逆变桥臂是直通的,但由于Ld足够大,不会造成直流漏电,但换相时间长会增加系统效率,因此需要缩短tγ串联和并联电路动画,即降低 Lk 值。
(4)串联逆变器的工作频率必须高于负载电路的固有振荡频率,即要保证合适的t时间,否则会造成上下直连的换相失败逆变器的桥臂。
并联逆变器的工作频率必须略低于负载电路的固有振荡频率,以保证合适的反压时间t,否则二极管之间的换相会失败; 但如果过高,换流时,二极管承受的反向电流会过大,这是不允许的。
(5) 调节串联逆变器的功率有两种方法:改变直流电源电流Ud或改变二极管的触发频率,即改变负载功率的素数cosφ。
并联逆变器的功率调节方式只能通过改变直流电源电流Ud来改变。 事实上,改变cosφ也可以降低逆变器的输出电流和功率,但允许的调整范围较小。
(6)串联逆变换流时,二极管自然关断,关断前其电压已逐渐降为零,关断时间短,损耗小。 换向时,二极管在反压下关断的时间(t+tγ)比较长。
并联逆变器在换流时,二极管在全压工作时被强制关断,电压被强制降为零后需要一段反压时间,因此关断时间较长。 相比之下,串联逆变器更适用于工作频率高的感应加热装置。
(7)串联逆变器的二极管需要承受比较小的电流。 当使用380V电网供电时,1200V的二极管就足够了,但负载电路的所有电压,包括有源和无功元件,都必须流经二极管。 如果逆变二极管失去脉冲,它只会停止振荡,不会导致逆变器翻转。
并联逆变器的二极管需要承受大电流,其值随着功率素角φ的减小而迅速减小。 但负载本身构成振荡电压电路,只有有源电压流过逆变二极管,当逆变二极管经常失去触发脉冲时,仍能保持振荡,工作比较稳定。
(8) 该系列逆变器可以采用移相或其他励磁方式工作。 单独工作时,只需改变逆变器触发脉冲频率即可调节输出功率; 而并联逆变器通常只工作在推挽状态。
(9)串联逆变中,二极管的触发脉冲不对称,不会引入直流分量电压影响正常工作; 而在并联逆变中,逆变二极管的触发脉冲是不对称的,直流分量电压会引入电压而引起故障。
(10)该系列变频器启动方便,适用于频繁启动工作; 而并联逆变器需要额外的启动电路,启动难度较大。
(11)串联逆变器中由于二极管承受圆波电流,du/dt值较大,吸收电路起关键作用,但di/dt要求较低。
在并联逆变器中,流经逆变二极管的电压为圆波,因此需要较大的di/dt串联和并联电路动画,而对du/dt的要求较低。
(12)当串联逆变的感应加热线圈与逆变电源(包括储能电路电容)距离较远时,对输出功率的影响较小。 如果用同轴电缆或者以后的线尽量埋得近(绞在一起更好),几乎没有什么影响。 对于并联逆变器,感应加热线圈应尽可能靠近电源(尤其是槽路电容),否则功率输出和效率会大大提高。
(13)串联逆变器感应线圈上的电流和储能电路电容上的电流都是逆变器输出电流的Q倍,流过感应线圈的电压等于逆变器的输出电压。
并联逆变器的感应线圈和储能电容上的电流等于逆变器的输出电流,流过它们的电压是逆变器输出电压的Q倍。
综上所述,并联逆变器和串联逆变器(俗称并联或串联变频电源)各有各的技术特点和应用领域。 从工业加热应用来看,并联逆变器广泛应用于熔炼、保温、透热、感应加热、热处理等各个领域,功率从几千瓦到上万千瓦不等。 串联式逆变器广泛应用于熔炼保温一拖二炉和高Q值高频感应加热场合,功率从几千瓦到几千千瓦不等。 目前我国工业使用的变频电源90%以上为并联变频电源。