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串联谐振与并联谐振的本质区别
2021-10-22

串联谐振与并联谐振的本质区别


1. 从负载谐振方式划分,可以为并联逆变器和串联逆变器两大类型,下面列出串联逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较:


串联逆变器和并联逆变器的差别,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)串联逆变器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;


并联逆变器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,串联谐振与并联谐振。


(2)串联逆变器的输入电压恒定,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;


并联逆变器的输入电流恒定,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。


串联谐振


(3)串联逆变器是恒压源供电,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。


并联逆变器是恒流源供电,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,串联谐振与并联谐振。


(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;


并联逆变器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)串联逆变器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;


并联逆变器的功率调节方式,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)串联逆变器在换流时,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,串联谐振与并联谐振;


综上所述,并联逆变器和串联逆变器(通称并联或串联变频电源)各有其自己的技术特点和应用领域,从工业加热应用的角度,并联逆变器广泛应用于熔炼、保温、透热、感应加热热处理等各种领域,其功率可以从几千瓦到上万千瓦,串联逆变器广泛应用于熔炼——保温的一拖二炉组以及高Q值高频率的感应加热场合,其功率可以从几千瓦到几千千瓦,目前我国工业上采用的变频电源90%以上属并联变频电源。


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