三鑫動力課堂
在內阻、??電容、電感串聯電路中,電源、電壓、電流呈同相現象,稱為串聯諧振。 其特點是:電路為純內阻,電源、電壓、電壓同相,檢測X等于0,阻抗Z等于內阻R,此時阻抗電路最小,電壓最大。 電感和電容上可能會形成比電源電流大很多倍的大電流,所以串聯諧振稱為電流諧振。
諧振電流與原電流疊加,并聯諧振:在內阻、電容、電感的并聯電路中,電路端電流與總電壓同相的現象稱為并聯諧振,其特點是:并聯諧振是一種完全補償,電源不需要提供無功功率,而只提供內阻所需的有功功率。 諧振時,電路的總電壓最小,市電電壓往往小于電路中的總電流。 因此,并聯諧振又稱為電壓諧振。
串聯諧振裝置采用利用串聯諧振原理設計的最新交流耐壓試驗設備。 一套串聯諧振耐壓試驗設備可用于電力變壓器、交聯電纜、開關柜、電動機、發電機、GIS和SF6開關、母線、套管、CT、PT等的交流耐壓試驗。全能型交流耐壓設備。
01
和串聯諧振以獲得特性
1.并聯諧振電路
當外部頻率施加于并聯諧振電路時,具有以下特點:
我。 當外界頻率等于其諧振頻率時,其電路阻抗為純內阻,并有最大值。 這種特性在實際應用中稱為選頻電路。
二. 當外加頻率低于其諧振頻率時,電路阻抗呈容性,相當于一個電容器。
三. 當外加頻率高于其諧振頻率時,電路呈感性,相當于一個電感線圈。
所以當串聯或并聯諧振電路在信號頻率點沒有調整時,通過它的信號會形成相移。 (即相位失真)
2.串聯諧振電路
當外部頻率施加到串聯諧振電路時,它具有以下特性:
我。 當外來頻率等于其諧振頻率時,其電路阻抗為純內阻且有最小值。 這種特性在實際應用中被稱為陷波濾波器。
二. 當外加頻率低于其諧振頻率時,電路阻抗呈感性,相當于一個電感線圈。
三. 當外界頻率高于其諧振頻率時,電路呈容性,相當于一個電容器。
02
并聯和串聯諧振的區別
串聯諧振和并聯諧振這兩種現象是余弦交流電路特有的現象,廣泛應用于電子和通信工程中,但在電力系統中,諧振可能會擾亂系統的正常運行。 下面我們來分析一下串聯諧振和并聯諧振的區別。
從負載諧振的形式來定義,可分為并聯逆變器和串聯逆變器兩種。 串聯逆變器與并聯逆變器的主要技術特點及比較如下:
串聯逆變器和并聯逆變器之間的區別始于它們使用的不同振蕩電路。 后者采用L、R、C串聯,前者采用L、R、C并聯。
(1)串聯逆變器的負載電路對電源呈低阻抗,需要電流源供電。 因此,必須在被檢混直流電源的末端并聯一個大的混頻電容。 逆變器發生故障時,浪涌電壓大,保護難度大。
并聯逆變器的負載電路對電源呈現高阻抗,需要由電壓源供電,需要在直流電源的末端串聯一個大檢波器。 但當逆變器出現故障時,由于電壓受大檢測限制,影響不大,也更容易保護。
(2)串聯逆變器輸入電流恒定,輸出電流為方波,輸出電壓近似為正弦波。 二極管上的電壓過零后進行換向,因此電壓總是超前電流一個φ角。
并聯逆變器輸入電壓恒定,輸出電流近似正弦波,輸出電壓為方波。 當諧振電容上的電流過零時進行換相,負載電壓總是超前電流一個φ角。 也就是說,兩者都工作在容性負載狀態。
(3)串聯逆變器采用恒壓源供電。 為防止逆變器上下橋臂二極管同時導通,造成漏電,換流時必須先關斷再導通。 即應有一段時間(t)使所有二極管(其他電力電子元件)處于截止狀態。 此時雜散電感,即直流端到元件的引線電感上形成的感應電勢,可能會損壞元件,因此需要為元件選擇合適的浪涌電流吸收電路。 據悉,在二極管關斷期間,為保證負載電壓的連續性,保護二極管免受換流電容上的大電流影響,必須在兩端反并聯一個快速晶閘管二極管。
并聯逆變器由恒流源供電。 為了防止在混頻檢測Ld上形成較大的感應電勢,電壓必須是連續的。 也就是說,換流時必須保證逆變器上下橋臂的二極管先導通后關斷,即換流期間(tγ)所有二極管都處于導通狀態. 此時雖然逆變橋臂是直通的,但由于Ld足夠大,不會造成直流漏電,但換相時間長會增加系統效率,因此需要縮短tγ串聯和并聯電路動畫,即降低 Lk 值。
(4)串聯逆變器的工作頻率必須高于負載電路的固有振蕩頻率,即要保證合適的t時間,否則會造成上下直連的換相失敗逆變器的橋臂。
并聯逆變器的工作頻率必須略低于負載電路的固有振蕩頻率,以保證合適的反壓時間t,否則二極管之間的換相會失敗; 但如果過高,換流時,二極管承受的反向電流會過大,這是不允許的。
(5) 調節串聯逆變器的功率有兩種方法:改變直流電源電流Ud或改變二極管的觸發頻率,即改變負載功率的素數cosφ。
并聯逆變器的功率調節方式只能通過改變直流電源電流Ud來改變。 事實上,改變cosφ也可以降低逆變器的輸出電流和功率,但允許的調整范圍較小。
(6)串聯逆變換流時,二極管自然關斷,關斷前其電壓已逐漸降為零,關斷時間短,損耗小。 換向時,二極管在反壓下關斷的時間(t+tγ)比較長。
并聯逆變器在換流時,二極管在全壓工作時被強制關斷,電壓被強制降為零后需要一段反壓時間,因此關斷時間較長。 相比之下,串聯逆變器更適用于工作頻率高的感應加熱裝置。
(7)串聯逆變器的二極管需要承受比較小的電流。 當使用380V電網供電時,1200V的二極管就足夠了,但負載電路的所有電壓,包括有源和無功元件,都必須流經二極管。 如果逆變二極管失去脈沖,它只會停止振蕩,不會導致逆變器翻轉。
并聯逆變器的二極管需要承受大電流,其值隨著功率素角φ的減小而迅速減小。 但負載本身構成振蕩電壓電路,只有有源電壓流過逆變二極管,當逆變二極管經常失去觸發脈沖時,仍能保持振蕩,工作比較穩定。
(8) 該系列逆變器可以采用移相或其他勵磁方式工作。 單獨工作時,只需改變逆變器觸發脈沖頻率即可調節輸出功率; 而并聯逆變器通常只工作在推挽狀態。
(9)串聯逆變中,二極管的觸發脈沖不對稱,不會引入直流分量電壓影響正常工作; 而在并聯逆變中,逆變二極管的觸發脈沖是不對稱的,直流分量電壓會引入電壓而引起故障。
(10)該系列變頻器啟動方便,適用于頻繁啟動工作; 而并聯逆變器需要額外的啟動電路,啟動難度較大。
(11)串聯逆變器中由于二極管承受圓波電流,du/dt值較大,吸收電路起關鍵作用,但di/dt要求較低。
在并聯逆變器中,流經逆變二極管的電壓為圓波,因此需要較大的di/dt串聯和并聯電路動畫,而對du/dt的要求較低。
(12)當串聯逆變的感應加熱線圈與逆變電源(包括儲能電路電容)距離較遠時,對輸出功率的影響較小。 如果用同軸電纜或者以后的線盡量埋得近(絞在一起更好),幾乎沒有什么影響。 對于并聯逆變器,感應加熱線圈應盡可能靠近電源(尤其是槽路電容),否則功率輸出和效率會大大提高。
(13)串聯逆變器感應線圈上的電流和儲能電路電容上的電流都是逆變器輸出電流的Q倍,流過感應線圈的電壓等于逆變器的輸出電壓。
并聯逆變器的感應線圈和儲能電容上的電流等于逆變器的輸出電流,流過它們的電壓是逆變器輸出電壓的Q倍。
綜上所述,并聯逆變器和串聯逆變器(俗稱并聯或串聯變頻電源)各有各的技術特點和應用領域。 從工業加熱應用來看,并聯逆變器廣泛應用于熔煉、保溫、透熱、感應加熱、熱處理等各個領域,功率從幾千瓦到上萬千瓦不等。 串聯式逆變器廣泛應用于熔煉保溫一拖二爐和高Q值高頻感應加熱場合,功率從幾千瓦到幾千千瓦不等。 目前我國工業使用的變頻電源90%以上為并聯變頻電源。