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串联谐振与并联谐振的特点及区别
2021-10-11

在电阻、电容、电感串联电路中,出现功率、电压、电流和相位的现象,称为串联谐振,其特点是:纯电阻电路,功率、电压和电流同相,电抗X为零,阻抗Z为等于电阻R,电路的最小阻抗,电流,最大的电感和电容可能会产生比电源电压大很多倍的高压,所以串联谐振也称电压谐振。


谐振电压与原电压叠加,并联谐振:电阻、电容、电感在并联电路中,电路的电压与总电流同相的现象,简称并联谐振,其特点是:并联谐振是一种全补偿,电源无需提供无功功率,只提供需要的有功功率电阻,谐振,使电路总电流最小,且支路电流往往大于电路中的总电流,因此,并联谐振也称为电流谐振。


串联谐振


串联谐振和并联谐振的特点和区别:


1、负载谐振方式可分为并联逆变和串联逆变两种>,串联逆变器和并联逆变器的主要技术特点和区别如下:


串联逆变器和并联逆变器的区别在于它们使用的振荡电路不同,前者串联L、R、C,后者并联L、R、C。


(1)串联逆变器的负载电路对电源的阻抗低,要求由电压源供电,因此,整流滤波后的直流电源端必须接大滤波电容,逆变器发生故障时,浪涌电流大,保护困难;


并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,它需要由电流源提供,但在逆变器故障的情况下,电流受高电抗限制,冲击小,易于保护。


(2)串联逆变器输入电压恒定,输出电压为方波,输出电流近似正弦波,变流器在零后的晶闸管电流,所以电流总是超前电压一个φ角;


并联逆变器的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为方波,变换器在谐振电容电压过零之前,负载电流始终在电压前面一个φ角,也就是说,两者都在容性负载下工作、


(3)串联逆变器为恒压源电源,为避免逆变器上下桥臂晶闸管同时导通,造成电源短路,逆变器必须保证第一关闭,然后打开,也就是说,所有晶闸管(其他电力电子设备)都应该关闭一段时间(t),杂散电感,即从直流端到器件引线的电感所产生的感应电位,可能会损坏器件,因此需要选择合适的器件浪涌电压吸收电路,另外,为保证在晶闸管关断时负载电流的连续性以及晶闸管不受换流电容上高压的影响,晶闸管两端必须有一个反并联的快速二极管;


并联逆变器是恒流源电源,为了避免滤波电抗Ld产生较大的感应电位,电流必须是连续的,也就是说,需要保证逆变器上下桥臂上的晶闸管在换流过程中先开后关,即在换流期间(t),所有晶闸管都处于导通状态,此时,虽然逆变桥臂是直通的,但由于Ld足够大,不会造成直流电源短路,但换向时间长会降低系统效率,因此需要缩短t-gamma ,即减少 Lk 的值。


(4)串联逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率,即保证合适的t时间,否则会因上下直接连接而导致变频器失效,逆变器的桥臂;


并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的自然振荡频率,以保证有合适的反向电压时间t,否则会导致晶闸管变换器失效,但如果过高,在换流过程中晶闸管的反向电压会过高,这是不允许的。


(5)串联逆变器的功率调节方式有两种:改变直流电源电压Ud或改变晶闸管触发频率,即改变负载功率因数cos phi;


并联逆变器的功率调节方式只能改变直流电源电压Ud,改变cos phi也可以提高逆变器的输出电压和功率,但允许的调节范围很小。


(6)在串联逆变器的变换器中,晶闸管自然关断,关断前电流已逐渐减小到零,因此关断时间短,损耗小,在换向过程中,晶闸管关断时间较长 (t+t -);


在并联逆变器的变换器中,晶闸管在全电流运行时被强制关断,电流强制降为零后,需要一段反向电压时间,因此关断时间较长,相比之下,串联逆变器更适用于工作频率较高的感应加热装置。


(7)串联逆变器的晶闸管需要承受较低的电压,采用380V电网供电时,应采用1200V晶闸管,但是,负载电路的所有电流,包括有功和无功功率分量,都应流过晶闸管,逆变晶闸管丢失脉冲,只会使振荡停止,不会造成逆变颠覆;


并联逆变器的晶闸管需要承受高电压,其值随功率因数角增大,并迅速增大,然而,负载本身形成了一个振荡电流回路,只有有功电流流过逆变晶闸管,当逆变晶闸管偶尔丢失触发脉冲时,仍能保持振荡,工作相对稳定。


(8)串联逆变器可自激或自激,可以通过改变逆变器触发脉冲频率来调整输出功率,并联逆变器只能工作在自激状态。


(9)在串联逆变器中,晶闸管的触发脉冲是不对称的,不会引入直流分量电流影响正常运行;但在并联逆变器中,逆变晶闸管的触发脉冲是不对称的,会引入直流分量电流而引起故障。


(10)系列变频器启动方便,适用于启动频繁的工作场合;并联逆变器需要额外的启动电路,启动困难。


(11)由于串联逆变器中的晶闸管承受矩形波电压,du/dt值比较大,吸收电路起关键作用,而di/dt要求比较低。


在并联逆变器中,流经逆变晶闸管的电流为矩形波,因此要求di/dt较大,而du/dt要求较低。


(12)当串联逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括通道电容)距离较远时,对输出功率的影响较小,如果使用同轴电缆或回旋线尽量靠近(最好绞在一起),则效果不大,对于并联逆变器,感应加热线圈应尽量靠近电源(尤其是通道电容),否则功率输出和效率会大大降低。


(13)串联逆变器感应线圈上的电压和槽形电容器上的电压都是逆变器输出电压的Q倍,流过感应线圈的电流等于逆变器的输出电流;


并联逆变器的感应线圈和槽形电容器上的电压等于逆变器的输出电压,流过它们的电流是逆变器输出电流的Q倍。


综上所述,并联逆变器和串联逆变器(一般称为并联或串联逆变电源)各有其技术特点和应用领域,从工业加热应用来看,并联逆变器广泛应用于冶炼、保温、透热、感应加热等领域,功率从几千瓦到几万千瓦不等,串联逆变器广泛应用于冶炼-一拖二炉保温及高Q值高频感应加热场合,其功率可从几千瓦到几千千瓦不等,目前,我国工业上90%以上的变频电源为并联变频电源。


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