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串聯諧振與并聯諧振的特點與區別
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在電阻、電容、電感串聯電路中,出現電源、電壓、電流同相位現象,叫做串聯諧振,其特點是:電路呈純電阻性,電源、電壓和電流同相位,電抗X等于0,阻抗Z等于電阻R,此時電路的阻抗最小,電流最大,在電感和電容上可能產生比電源電壓大很多倍的高電壓,因此串聯諧振也稱電壓諧振。

諧振電壓與原電壓疊加,并聯諧振:在電阻、電容、電感并聯電路中,出現電路端電壓和總電流同相位的現象,叫做并聯諧振,其特點是:并聯諧振是一種完全的補償,電源無需提供無功功率,只提供電阻所需要的有功功率,諧振時,電路的總電流最小,而支路電流往往大于電路中的總電流,因此,并聯諧振也叫電流諧振。

串聯諧振與并聯諧振的特點與區別:

1.從負載諧振方式劃分,可以為并聯逆變器和串聯逆變器>兩大類型,下面列出串聯逆變器和并聯逆變器的主要技術特點及其區別:

串聯逆變器和并聯逆變器的差別,源于它們所用的振蕩電路不同,前者是用L、R和C串聯,后者是L、R和C并聯。

(1)串聯逆變器的負載電路對電源呈現低阻抗,要求由電壓源供電。因此,經整流和濾波的直流電源末端,必須并接大的濾波電容器。當逆變失敗時,浪涌電流大,保護困難。

并聯逆變器的負載電路對電源呈現高阻抗,要求由電流源供電,需在直流電源末端串接大電抗器。但在逆變失敗時,由于電流受大電抗限制,沖擊不大,較易保護。

(2)串聯逆變器的輸入電壓恒定,輸出電壓為矩形波,輸出電流近似正弦波,換流是在晶閘管上電流過零以后進行,因而電流總是超前電壓一φ角。

并聯逆變器的輸入電流恒定,輸出電壓近似正弦波,輸出電流為矩形波,換流是在諧振電容器上電壓過零以前進行,負載電流也總是越前于電壓一φ角。這就是說,兩者都是工作在容性負載狀態。

(3)串聯逆變器是恒壓源供電,為避免逆變器的上、下橋臂晶閘管同時導通,造成電源短路,換流時,必須保證先關斷,后開通。即應有一段時間(t)使所有晶閘管(其它電力電子器件)都處于關斷狀態。此時的雜散電感,即從直流端到器件的引線電感上產生的感生電勢,可能使器件損壞,因而需要選擇合適的器件的浪涌電壓吸收電路。此外,在晶閘管關斷期間,為確保負載電流連續,使晶閘管免受換流電容器上高電壓的影響,必須在晶閘管兩端反并聯快速二極管。

并聯逆變器是恒流源供電,為避免濾波電抗Ld上產生大的感生電勢,電流必須連續。也就是說,必須保證逆變器上、下橋臂晶閘管在換流時,是先開通后關斷,也即在換流期間(tγ)內所有晶閘管都處于導通狀態。這時,雖然逆變橋臂直通,由于Ld足夠大,也不會造成直流電源短路,但換流時間長,會使系統效率降低,因而需縮短tγ,即減小Lk值。

(4)串聯逆變器的工作頻率必須低于負載電路的固有振蕩頻率,即應確保有合適的t時間,否則會因逆變器上、下橋臂直通而導致換流的失敗。

并聯逆變器的工作頻率必須略高于負載電路的固有振蕩頻率,以確保有合適的反壓時間t,否則會導致晶閘管間換流失??;但若高得太多,則在換流時晶閘管承受的反向電壓會太高,這是不允許的。

(5)串聯逆變器的功率調節方式有二:改變直流電源電壓Ud或改變晶閘管的觸發頻率,即改變負載功率因數cosφ。

并聯逆變器的功率調節方式,一般只能是改變直流電源電壓Ud。改變cosφ雖然也能使逆變輸出電壓升高和功率增大,但所允許調節范圍小。

(6)串聯逆變器在換流時,晶閘管是自然關斷的,關斷前其電流已逐漸減小到零,因而關斷時間短,損耗小。在換流時,關斷的晶閘管受反壓的時間(t+tγ)較長。

并聯逆變器在換流時,晶閘管是在全電流運行中被強迫關斷的,電流被迫降至零以后還需加一段反壓時間,因而關斷時間較長。相比之下,串聯逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應加熱裝置中使用。

(7)串聯逆變器的晶閘管所需承受的電壓較低,用380V電網供電時,采用1200V的晶閘管就行,但負載電路的全部電流,包括有功和無功分量,都需流過晶閘管。逆變晶閘管丟失脈沖,只會使振蕩停止,不會造成逆變顛覆。

并聯逆變器的晶閘管所需承受的電壓高,其值隨功率因數角φ增大,而迅速增加。但負載本身構成振蕩電流回路,只有有功電流流過逆變晶閘管,而且逆變晶閘管偶而丟失觸發脈沖時,仍可維持振蕩,工作比較穩定。

(8)串聯逆變器可以自激工作,也可以他激工作。他激工作時,只需改變逆變觸發脈沖頻率,即可調節輸出功率;而并聯逆變器一般只能工作在自激狀態。

(9)在串聯逆變器中,晶閘管的觸發脈沖不對稱,不會引入直流成分電流而影響正常運行;而在并聯逆變器中,逆變晶閘管的觸發脈沖不對稱,則會引入直流成分電流而引起故障。

(10)串聯逆變器起動容易,適用于頻繁起動工作的場合;而并聯逆變器需附加起動電路,起動較為困難。

(11)串聯逆變器中的晶閘管由于承受矩形波電壓,故du/dt值較大,吸收電路起著關鍵作用,而對其di/dt要求則較低。

在并聯逆變器中,流過逆變晶閘管的電流是矩形波,因而要求大的di/dt,而對du/dt的要求則低一些。

(12)串聯逆變器的感應加熱線圈與逆變電源(包括槽路電容器)的距離遠時,對輸出功率的影響較小。如果采用同軸電纜或將來回線盡量靠近(扭絞在一起更好)敷設,則幾乎沒有影響。而對并聯逆變器來說,感應加熱線圈應盡量靠近電源(特別是槽路電容器),否則功率輸出和效率都會大幅度降低。

(13)串聯逆變器感應線圈上的電壓和槽路電容器上的電壓,都為逆變器輸出電壓的Q倍,流過感應線圈上的電流,等于逆變器的輸出電流。

并聯逆變器的感應線圈和槽路電容器上的電壓,都等于逆變器的輸出電壓,而流過它們的電流,則都是逆變器輸出電流的Q倍。

綜上所述,并聯逆變器和串聯逆變器(通稱并聯或串聯變頻電源)各有其自己的技術特點和應用領域。從工業加熱應用的角度,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種領域,其功率可以從幾千瓦到上萬千瓦。串聯逆變器廣泛應用于熔煉——保溫的一拖二爐組以及高Q值高頻率的感應加熱場合,其功率可以從幾千瓦到幾千千瓦。目前我國工業上采用的變頻電源90%以上屬并聯變頻電源。

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