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串联谐振中频机如何调整功率
2021-09-20

串联谐振逆变器也称为电压型逆变器。中频串联谐振电源原理图如图2。2所示。串联谐振逆变器的输出电压近似为方波。由于电路工作在谐振频率附近,振荡电路对基波的阻抗最小,因此负载电流近似为正弦波,以避免逆变器的上下臂。换向必须遵循先关后导的原则,关断和导通之间要有足够的死区时间。


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当串联谐振逆变器在低端(容性负载)失谐时,其波形如图2。3(a)所示。当工作在容性负载状态时,输出电流的相位先于电压相位,所以当负载电压仍为正时,电流先过零,上下桥臂换向从上(下)桥臂二极管 切换到下(上)腿的 MOSFET。由于MOSFET寄生反并联二极管的缓慢反向恢复特性,换向时会产生较大的反向恢复电流,器件的开关损耗较大,二极管的反向恢复电流迅速下降到在零时,与 MOSFET 串联的寄生电感会产生很大的感应电势,MOSFET 会受到非常高的电压尖峰的影响。当串联谐振逆变器处于高端失谐状态(感性负载)时,其工作波形如图2。3(b)所示。在感性负载状态下工作时,输出电流的相位滞后于电压相位。换向过程就是这样进行的。当上(下)桥臂的 MOSFET 关断时,负载电流变为与下(上)桥臂相反。在并联二极管中,在滞后一个死区时间后,下(上)桥臂的 MOSFET 被添加一个导通脉冲,等待电流自然过零,然后二极管切换到同一桥臂的 MOSFET。 MOSFET中的电流从零开始上升,从而基本实现零电流开通,其开关损耗很小。


串联谐振

另一方面,MOSFET关断时,电流还没有过零,此时仍有一定的关断损耗。但由于MOSFET的关断时间短,预留的死区不长,而且由于死区需要功率因数 角度不大,所以适当控制逆变器的工作频率,使其稍微高于负载电路的谐振频率,使上(下)桥臂的MOSFET与下(上)桥臂的反并联二极管相连。换向的瞬时电流也很小,即在小电流下发生MOSFET关断和反并联二极管导通,这也限制了器件的关断损耗。以上分析表明,串联谐振逆变器在正常工作模式下的开关损耗很小。因此,它可以在更高的工作频率下工作。这也是串联谐振逆变器受半导体高频感应加热电源影响较大的情况。引起更多关注的主要原因。


中频串联谐振电源电路的功率调节原理


当开关频率大于谐振频率,负载为感性,负载电流滞后于输出电压r角时,电源工作。所以高频条件下的输出功率表达式为:


上式中的 0。9 是因为波形率乘以矩形波。从公式可以看出,当输入电压一定时,可以通过调整输出电流滞后于输出电压的滞后角r来调节输出功率。滞后角r由谐振参数和开关管的工作频率决定。


由上式可知,当系统工作在谐振频率=1,即r为0度时,系统的输出功率最大。当开关频率增大时,滞后角r同时开始增大,输出功率开始减小,从而完成功率调节。


串联谐振试验设备主要用于10kV、35kV、110kV、220kV电力电缆串联谐振交流耐压试验,电力变压器串联谐振交流耐压试验,发电机组串联谐振试验(水轮发电机组或火电机组),电动机串联谐振交流耐压试验耐压试验、开关柜串联谐振交流耐压试验和110kV GIS开关串联谐振交流耐压试验。


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