三鑫動(dòng)力課堂
在內(nèi)阻、??電容、電感串聯(lián)電路中，電源、電壓、電流呈同相現(xiàn)象，稱為串聯(lián)諧振。 其特點(diǎn)是：電路為純內(nèi)阻，電源、電壓、電壓同相，檢測(cè)X等于0，阻抗Z等于內(nèi)阻R，此時(shí)阻抗電路最小，電壓最大。 電感和電容上可能會(huì)形成比電源電流大很多倍的大電流，所以串聯(lián)諧振稱為電流諧振。
諧振電流與原電流疊加，并聯(lián)諧振：在內(nèi)阻、電容、電感的并聯(lián)電路中，電路端電流與總電壓同相的現(xiàn)象稱為并聯(lián)諧振，其特點(diǎn)是：并聯(lián)諧振是一種完全補(bǔ)償，電源不需要提供無功功率，而只提供內(nèi)阻所需的有功功率。 諧振時(shí)，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(lián)諧振又稱為電壓諧振。
串聯(lián)諧振裝置采用利用串聯(lián)諧振原理設(shè)計(jì)的最新交流耐壓試驗(yàn)設(shè)備。 一套串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)設(shè)備可用于電力變壓器、交聯(lián)電纜、開關(guān)柜、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、GIS和SF6開關(guān)、母線、套管、CT、PT等的交流耐壓試驗(yàn)。全能型交流耐壓設(shè)備。
01
和串聯(lián)諧振以獲得特性
1.并聯(lián)諧振電路
當(dāng)外部頻率施加于并聯(lián)諧振電路時(shí)，具有以下特點(diǎn)：
我。 當(dāng)外界頻率等于其諧振頻率時(shí)，其電路阻抗為純內(nèi)阻，并有最大值。 這種特性在實(shí)際應(yīng)用中稱為選頻電路。
二. 當(dāng)外加頻率低于其諧振頻率時(shí)，電路阻抗呈容性，相當(dāng)于一個(gè)電容器。
三. 當(dāng)外加頻率高于其諧振頻率時(shí)，電路呈感性，相當(dāng)于一個(gè)電感線圈。
所以當(dāng)串聯(lián)或并聯(lián)諧振電路在信號(hào)頻率點(diǎn)沒有調(diào)整時(shí)，通過它的信號(hào)會(huì)形成相移。 （即相位失真）
2.串聯(lián)諧振電路
當(dāng)外部頻率施加到串聯(lián)諧振電路時(shí)，它具有以下特性：
我。 當(dāng)外來頻率等于其諧振頻率時(shí)，其電路阻抗為純內(nèi)阻且有最小值。 這種特性在實(shí)際應(yīng)用中被稱為陷波濾波器。
二. 當(dāng)外加頻率低于其諧振頻率時(shí)，電路阻抗呈感性，相當(dāng)于一個(gè)電感線圈。
三. 當(dāng)外界頻率高于其諧振頻率時(shí)，電路呈容性，相當(dāng)于一個(gè)電容器。
02
并聯(lián)和串聯(lián)諧振的區(qū)別
串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振這兩種現(xiàn)象是余弦交流電路特有的現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于電子和通信工程中，但在電力系統(tǒng)中，諧振可能會(huì)擾亂系統(tǒng)的正常運(yùn)行。 下面我們來分析一下串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振的區(qū)別。
從負(fù)載諧振的形式來定義，可分為并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器兩種。 串聯(lián)逆變器與并聯(lián)逆變器的主要技術(shù)特點(diǎn)及比較如下：
串聯(lián)逆變器和并聯(lián)逆變器之間的區(qū)別始于它們使用的不同振蕩電路。 后者采用L、R、C串聯(lián)，前者采用L、R、C并聯(lián)。
(1)串聯(lián)逆變器的負(fù)載電路對(duì)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(lián)一個(gè)大的混頻電容。 逆變器發(fā)生故障時(shí)，浪涌電壓大，保護(hù)難度大。
并聯(lián)逆變器的負(fù)載電路對(duì)電源呈現(xiàn)高阻抗，需要由電壓源供電，需要在直流電源的末端串聯(lián)一個(gè)大檢波器。 但當(dāng)逆變器出現(xiàn)故障時(shí)，由于電壓受大檢測(cè)限制，影響不大，也更容易保護(hù)。
(2)串聯(lián)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(jìn)行換向，因此電壓總是超前電流一個(gè)φ角。
并聯(lián)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(dāng)諧振電容上的電流過零時(shí)進(jìn)行換相，負(fù)載電壓總是超前電流一個(gè)φ角。 也就是說，兩者都工作在容性負(fù)載狀態(tài)。
(3)串聯(lián)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(shí)導(dǎo)通，造成漏電，換流時(shí)必須先關(guān)斷再導(dǎo)通。 即應(yīng)有一段時(shí)間（t）使所有二極管（其他電力電子元件）處于截止?fàn)顟B(tài)。 此時(shí)雜散電感，即直流端到元件的引線電感上形成的感應(yīng)電勢(shì)，可能會(huì)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(jù)悉，在二極管關(guān)斷期間，為保證負(fù)載電壓的連續(xù)性，保護(hù)二極管免受換流電容上的大電流影響，必須在兩端反并聯(lián)一個(gè)快速晶閘管二極管。
并聯(lián)逆變器由恒流源供電。 為了防止在混頻檢測(cè)Ld上形成較大的感應(yīng)電勢(shì)，電壓必須是連續(xù)的。 也就是說，換流時(shí)必須保證逆變器上下橋臂的二極管先導(dǎo)通后關(guān)斷，即換流期間（tγ）所有二極管都處于導(dǎo)通狀態(tài). 此時(shí)雖然逆變橋臂是直通的，但由于Ld足夠大，不會(huì)造成直流漏電，但換相時(shí)間長會(huì)增加系統(tǒng)效率，因此需要縮短tγ串聯(lián)和并聯(lián)電路動(dòng)畫，即降低 Lk 值。
(4)串聯(lián)逆變器的工作頻率必須高于負(fù)載電路的固有振蕩頻率，即要保證合適的t時(shí)間，否則會(huì)造成上下直連的換相失敗逆變器的橋臂。
并聯(lián)逆變器的工作頻率必須略低于負(fù)載電路的固有振蕩頻率，以保證合適的反壓時(shí)間t，否則二極管之間的換相會(huì)失敗； 但如果過高，換流時(shí)，二極管承受的反向電流會(huì)過大，這是不允許的。
(5) 調(diào)節(jié)串聯(lián)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(fā)頻率，即改變負(fù)載功率的素?cái)?shù)cosφ。
并聯(lián)逆變器的功率調(diào)節(jié)方式只能通過改變直流電源電流Ud來改變。 事實(shí)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(diào)整范圍較小。
(6)串聯(lián)逆變換流時(shí)，二極管自然關(guān)斷，關(guān)斷前其電壓已逐漸降為零，關(guān)斷時(shí)間短，損耗小。 換向時(shí)，二極管在反壓下關(guān)斷的時(shí)間（t+tγ）比較長。
并聯(lián)逆變器在換流時(shí)，二極管在全壓工作時(shí)被強(qiáng)制關(guān)斷，電壓被強(qiáng)制降為零后需要一段反壓時(shí)間，因此關(guān)斷時(shí)間較長。 相比之下，串聯(lián)逆變器更適用于工作頻率高的感應(yīng)加熱裝置。
(7)串聯(lián)逆變器的二極管需要承受比較小的電流。 當(dāng)使用380V電網(wǎng)供電時(shí)，1200V的二極管就足夠了，但負(fù)載電路的所有電壓，包括有源和無功元件，都必須流經(jīng)二極管。 如果逆變二極管失去脈沖，它只會(huì)停止振蕩，不會(huì)導(dǎo)致逆變器翻轉(zhuǎn)。
并聯(lián)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(fù)載本身構(gòu)成振蕩電壓電路，只有有源電壓流過逆變二極管，當(dāng)逆變二極管經(jīng)常失去觸發(fā)脈沖時(shí)，仍能保持振蕩，工作比較穩(wěn)定。
(8) 該系列逆變器可以采用移相或其他勵(lì)磁方式工作。 單獨(dú)工作時(shí)，只需改變逆變器觸發(fā)脈沖頻率即可調(diào)節(jié)輸出功率； 而并聯(lián)逆變器通常只工作在推挽狀態(tài)。
(9)串聯(lián)逆變中，二極管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，不會(huì)引入直流分量電壓影響正常工作； 而在并聯(lián)逆變中，逆變二極管的觸發(fā)脈沖是不對(duì)稱的，直流分量電壓會(huì)引入電壓而引起故障。
(10)該系列變頻器啟動(dòng)方便，適用于頻繁啟動(dòng)工作； 而并聯(lián)逆變器需要額外的啟動(dòng)電路，啟動(dòng)難度較大。
(11)串聯(lián)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(guān)鍵作用，但di/dt要求較低。
在并聯(lián)逆變器中，流經(jīng)逆變二極管的電壓為圓波，因此需要較大的di/dt串聯(lián)和并聯(lián)電路動(dòng)畫，而對(duì)du/dt的要求較低。
(12)當(dāng)串聯(lián)逆變的感應(yīng)加熱線圈與逆變電源(包括儲(chǔ)能電路電容)距離較遠(yuǎn)時(shí)，對(duì)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(duì)于并聯(lián)逆變器，感應(yīng)加熱線圈應(yīng)盡可能靠近電源（尤其是槽路電容），否則功率輸出和效率會(huì)大大提高。
(13)串聯(lián)逆變器感應(yīng)線圈上的電流和儲(chǔ)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(yīng)線圈的電壓等于逆變器的輸出電壓。
并聯(lián)逆變器的感應(yīng)線圈和儲(chǔ)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(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器（俗稱并聯(lián)或串聯(lián)變頻電源）各有各的技術(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。 從工業(yè)加熱應(yīng)用來看，并聯(lián)逆變器廣泛應(yīng)用于熔煉、保溫、透熱、感應(yīng)加熱、熱處理等各個(gè)領(lǐng)域，功率從幾千瓦到上萬千瓦不等。 串聯(lián)式逆變器廣泛應(yīng)用于熔煉保溫一拖二爐和高Q值高頻感應(yīng)加熱場(chǎng)合，功率從幾千瓦到幾千千瓦不等。 目前我國工業(yè)使用的變頻電源90%以上為并聯(lián)變頻電源。