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串联谐振电压型逆变器与电流型逆变器
2021-05-27

串联谐振式逆变器和并联谐振式逆变器的直流侧分别是电压源和电流源,因此,也称为电压型逆变器介一一和电流型逆变器,两者之存在着对偶性,下面对两者应用过程中的主要差别进行比较分析,串联谐振式逆变器短路保护较为困难,并联谐振不易进行开路保护。


串联谐振


  串联谐振式逆变器采用电压源供电,在输入端并接有大的滤波电容,在逆变器发生短路故障时,由于电容器上电压不能突变,瞬时放电电流将会很大,极易造成功率管的过流损坏,此时必在功率器件的允许短路时间内采取保护措施,可以通过研制合理有效的保护电路予以克服,相反,并联谐振式逆变器采用电流源供电,逆变器输入端末端串接有一大滤波电感,在逆变器发生短路故障时,短路电流的上升将会受到此滤波电感的抑制,功率器件的短路保护就相对比较容易实现,但是,为了能使电感上的能量及时释放,必须时刻保持电感通路,当逆变器负载开路时,就会在电感上感生很大的电动势,并加在开关管上,极易造成开关管的过压击穿,负载开路保护相对困难。
  并联谐振逆变器工作时,开关管承受反压较大,串联谐振逆变器无此现象,由于并联谐振逆变器采用电流源供电,逆变器输出电流近似矩形波,输出电压为正弦波,因此各开关管必须承受半个周期的反向电压,且反向电源的峰值很大,由于自关断开关器件承受反压的能力很低,因此应用中就需要给每个桥臂的主开关管串接同等容量的快恢复二极管,而大容量的快恢复二极管价格很贵且不易购买,同时开关管内部有寄生的反并联二极管,在器件受反压作用时,该二极管可能会引起较大的环流损坏器件,串联逆变器采用恒压源供电,负载为,和的串联,其输出电压为矩形波,电流为近似正弦波,开关管受的反压很小,其大小仅仅是开关管反并联二极管的导通压降,非常小,串联谐振逆变器的起动较为简单,并联谐振逆变器起动困难,串联逆变器既能自激工作,也能他激工作,我们可以利用这一点设计他激转自激电路,容易的解决电路的起动问题,对于应用于淬火等需要频繁起停的场合,这一点上串联逆变器有应用优势,而并联逆变器起动前需对直流滤波大电感预充电,以保证其为电流源,且其只能工作于自激状态,当驱动信号频率不等于负载固有谐振频率时,系统就起动不起来,因此并联逆变器起动之前必须测定负载的固有谐振频率。
  超音须串联谐振感应加热电派的研究串联谐振逆变器必须遵循先关断后开通原则,并联谐振逆变器须保证先开通再关断,由于串联逆变器由电压源供电,在换流过程中为避免逆变器同一桥臂上下开关管直通造成电压源短路,必须确保这两开关管一个先关断另一个再开通,即必须保证两互补驱动信号有一定的死区时间存在,此时电路的杂散电感上的感生电势可能对器件构成威胁,因此要有吸收电路对主开关器件进行保护,并联逆变器由电流源供电,换流时为了避免直流滤波电感上产生大的感生电势,必须保证电流连续,即换流时要遵循先开通后关断的原则,保证重叠时间的存在,重叠时间内,虽然逆变器桥臂直通,但由于比较大能够限制电流上升率,不会造成直流电源短路,但换流过长会使系统效率降低,因此重叠时间不可过长,并联逆变器要求负载尽量靠近源端,串联谐振无苛刻的槽路布线要求。
  由于串联谐振逆变器输出电压高,电流小,对槽路布局要求较低,感应加热线圈与逆变电源的距离远时对输出功率的影响很小,当采用同轴电缆或将来回线绞接在一起铺设时影响则几乎可以不计,并联逆变器则由于电压低,电流大而对槽路布线要求很高,感应加热线圈与逆变电源尤其是谐振电容器的距离应尽量靠近,否则两者之间的引线的分布电感会改变负载电路的结构,使逆变器工作受到很大影响。
  综合以上几点的对比情况,在需要频繁起停,适合复杂工况的超音频感应加热应用中,选择串联逆变器结构更为合适,同时,为了改善开关状态,防止开通时有过大的尖峰电流,实现开关管的,需要使负载工作于感性状态,即开关频率略大于谐振频率。

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