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串联谐振和并联谐振是什么?有什么区别?
2021-09-08

说到串联谐振,那就要提一提并联谐振,这是串联电路和并联电路的电路性质,讲到这里想必上过初中高中的同学们就能想起一点来吧!那串联谐振和并联谐振具体是什么?有什么区别?今天为大家详细介绍一下。


一、串联谐振是什么?


串联谐振是一种电路性质,同时也是串联谐振试验装置


串联谐振试验装置分为调频式和调感式,一般是由变频电源、励磁变压器、电抗器和电容分压器组成,被试品的电容与电抗器构成串联谐振连接方式;分压器并联在被试品上,用于测量被试品上的谐振电压,并作过压保护信号。


在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压u与电流i的相位相同,电路呈现电阻性,这种现象叫串联谐振,当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。


串联谐振试验装置


二、并联谐振是什么?


并联谐振是指在电阻、电容、电感并联电路中,出现电路端电压和总电流同相位的现象,其特点是:并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率,谐振时,电路的总电流最小,而支路电流往往大于电路中的总电流,因此,并联谐振也叫电流谐振。


三、串联谐振和并联谐振区别


从负载谐振方式划分,可以为并联谐振和串联谐振两大类型,下面列出串联谐振和并联谐振的主要技术特点及其比较:


串联谐振和并联谐振的差别,源于它们所用的振荡电路不同,前者是用L、R和C串联,后者是L、R和C并联,


(1)串联谐振的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电,因此,经整流和滤波的直流电源末端,必须并接大的滤波电容器,当逆变失败时,浪涌电流大,保护困难, 并联谐振的负载电路对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器,但在逆变失败时,由于电流受大电抗限制,冲击不大,较易保护,


(2)串联谐振的输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似正弦波,换流是在晶闸管上电流过零以后进行,因而电流总是超前电压一φ角, 并联谐振的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波,换流是在谐振电容器上电压过零以前进行,负载电流也总是越前于电压一φ角,这就是说,两者都是工作在容性负载状态,


(3)串联谐振是恒压源供电,为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通,造成电源短路,换流时,必须保证先关断,后开通,即应有一段时间(t )使所有晶闸管(其它电力电子器件)都处于关断状态,此时的杂散电感,即从直流端到器件的引线电感上产生的感生电势,可能使器件损坏,因而需要选择合适的器件的浪涌电压吸收电路,此外,在晶闸管关断期间,为确保负载电流连续,使晶闸管免受换流电容器上高电压的影响,必须在晶闸管两端反并联快速二极管, 并联谐振是恒流源供电,为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势,电流必须连续,也就是说,必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时,是先开通后关断,也即在换流期间(tγ)内所有晶闸管都处于导通状态,这时,虽然逆变桥臂直通,由于Ld足够大,也不会造成直流电源短路,但换流时间长,会使系统效率降低,因而需缩短tγ,即减小Lk值,


(4)串联谐振的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率,即应确保有合适的t 时间,否则会因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败,


并联谐振的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率,以确保有合适的反压时间t ,否则会导致晶闸管间换流失败;但若高得太多,则在换流时晶闸管承受的反向电压会太高,这是不允许的,


(5)串联谐振的功率调节方式有二:改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率,即改变负载功率因数cosφ,


并联谐振的功率调节方式,一般只能是改变直流电源电压Ud,改变cosφ虽然也能使逆变输出电压升高和功率增大,但所允许调节范围小,


(6)串联谐振在换流时,晶闸管是自然关断的,关断前其电流已逐渐减小到零,因而关断时间短,损耗小,在换流时,关断的晶闸管受反压的时间(t +tγ)较长, 并联谐振在换流时,晶闸管是在全电流运行中被强迫关断的,电流被迫降至零以后还需加一段反压时间,因而关断时间较长,相比之下,串联谐振更适宜于在工作频率较高的感应加热装置中使用,


(7)串联谐振的晶闸管所需承受的电压较低,用380V电网供电时,采用1200V的晶闸管就行,但负载电路的全部电流,包括有功和无功分量,都需流过晶闸管,逆变晶闸管丢失脉冲,只会使振荡停止,不会造成逆变颠覆,


并联谐振的晶闸管所需承受的电压高,其值随功率因数角φ增大,而迅速增加,但负载本身构成振荡电流回路,只有有功电流流过逆变晶闸管,而且逆变晶闸管偶而丢失触发脉冲时,仍可维持振荡,工作比较稳定,


(8)串联谐振可以自激工作,也可以他激工作,他激工作时,只需改变逆变触发脉冲频率,即可调节输出功率;而并联谐振一般只能工作在自激状态,


(9)在串联谐振中,晶闸管的触发脉冲不对称,不会引入直流成分电流而影响正常运行;而在并联谐振中,逆变晶闸管的触发脉冲不对称,则会引入直流成分电流而引起故障,


(10)串联谐振起动容易,适用于频繁起动工作的场合;而并联谐振需附加起动电路,起动较为困难,


(11)串联谐振中的晶闸管由于承受矩形波电压,故du /dt值较大,吸收电路起着关键作用,而对其di/dt要求则较低,


在并联谐振中,流过逆变晶闸管的电流是矩形波,因而要求大的di/dt,而对du/dt的要求则低一些,


(12)串联谐振的感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远时,对输出功率的影响较小,如果采用同轴电缆或将来回线尽量靠近(扭绞在一起更好)敷设,则几乎没有影响,而对并联谐振来说,感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器),否则功率输出和效率都会大幅度降低,


(13)串联谐振感应线圈上的电压和槽路电容器上的电压,都为谐振输出电压的Q倍,流过感应线圈上的电流,等于逆变器的输出电流, 并联谐振逆变器的感应线圈和槽路电容器上的电压,都等于逆变器的输出电压,而流过它们的电流,则都是逆变器输出电流的Q倍。


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