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串联谐振又叫电压谐振
2021-07-22

1、R L C串联电压谐振     


在具有电阻、 电感和电容元件的电路中,电路两端的电压与电路中的电流一般是不同相的,如果我们调节电路中电感和电容元件的参数或改变电源的频率就能够使得电路中的电流和电压出现了同相的情况,电路的这种情况即电路的这种状态称为谐振,R、L、C串联谐振又称为电压谐振。


在由线性电阻R、电感L、电容c组成的串联电路中,如图8-1所示。


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当感抗和容抗相等时,电路的电抗等于零即

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即电源电压u与电路中电流i同相,由于是在串联电路中出现的谐振故称为串联谐振,     谐振频率用f 0表示为

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谐振时的角频率用w0表示为

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谐振时的周期用T0表示为

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串联电路的谐振角频率ω 0频率f 0,周期T0,完全是由电路本身的有关参数来决定的,它们是电路本身的固有性质,而且每一个R、L、C串联电路,只有一个对应的谐振频f 0和 周期T0,因而,对R、L、C串联电路来说只有将外施电压的频率与电路的谐振频率相等时候,电路才会发生谐振,在实际应用中,往往采用两种方法使电路发生谐振,一种是当外施电压频率f固定时,改变电路电感L或电容C参数的方法,使电路满足谐振条件,另一种是当电路电感L或电容C参数固定时,可用改变外施电压频率f的方法,使电路在其谐振频率下达到谐振,总之,在R、L、C串联电路中,f、L、C三个量,无论改变哪一个量都可以达到谐振条件,使电路发生谐振。


串联谐振


R L C串联电压谐振特征

串联谐振具有以下主要特征:     


(1) 电路的阻抗


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    电路对电源呈现电阻性,其值很小,电源供给电路的能量全被电阻所消耗,电源与电路


之间不发生能量互换,能量互换只能发生在电感线圈L与电容器C之间。


(2) 电路的电流

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当电源电压U不变的情况下,见图7-2所示,电路的电流将在谐振时达到最大值,电流的大小决定于电阻的大小,电阻R越小,电流就越大,当电阻R趋近于零时,则电流趋向无穷大,当电阻R越大时则电流就越小。


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通信电源技术在近几年得 到了极为快速的发展技术技巧已逐渐趋于成熟从根本上促进 了我国通信技术的持续发展,在现代体积更小、重量更轻、运行效率更高的通信电源产 品已经成为了我国通信事业追求的主要目标这类型通信电源产品的应用能更加有效的确保通信电源系统的运行效率和运行质量,下 面对通信电源技术中容易应用到的串联谐振技术作详细分析。


通信电源的发展现状自 二十世纪90年代末 以后在电力通信方面,我国便已经实现了 高频开关电源对传统相控电源的取代并且大力发展高频开关电源 赴其在通信电源系统中有 了大量的应用与推广成为了各类型开关电 源中最活跃、最受欢迎的开关电源品种,后来随 着通信电源技术的不断发展通信系统内应用到的各种功率器件的更新速度变得更快新型材 料、新型技术在通信系统中的应用也越来越多这无疑为通信电源系统控制技术增加了难度,同时也提出了更严格的要求,不仅要求通信电源系统要安全可 靠 还要求系统运行的稳定 性、电 磁兼容性、电能利用率以及节能降耗等性能都要变得更好,以便能更好更全面的推 广 高频开关通信电源系统使其能在应用过程中依靠计算机技术、计算机监控系统等工具努 力实现系统运行的智能化,同时全方位增强电源系统的管理与维护能力,促进通信电源系统 向着智能化、高频化、高效率、高可靠性方向发展。


串联谐振变换器在通信电源系统中的应用串联谐振变换器的电路,串联谐振变换器是谐振变换器的一种,同样具有高可靠性、低电磁污染、状态保持时间长等特点,串联谐振变换器在实际应用时仍然利用串联谐振技术通过自身功能对通信电源系统电压输出稳定性进行控制达到保证通信电源系统正常运行的目的,图为串联谐振变换器的电路图,分析串联谐振变换器的结构构成不难发现该类变换器主要由高频逆变电路、谐振网络以及输出整流滤波电路三部分共同构成,运行时直流电流会通过高频逆变电路并在电路中产生一个频率。


为色的方波然后系统电路将这个方波送到由电容器与电感器共同构成的谐振网络中接受该网络中的整流滤波处理随后呈直流电压或电流从谐振网络处输出,在串联谐振电路中谐振网络必须要和输出负载串联,以起到电压分压的作用,另外,由于谐振网络在通电运行过程中阻抗最小的位置处于谐振频率处且随着谐振频率的不断变化,谐振网络的阻抗大小也会随之发生相应变化所以实际工作中可通过控制谐振频率来改变谐振网络阻抗,如果通信电源系统在运行时因某个特殊原因升高了电源电压的温度,电路调整时将色远离了f0,改变了谐振频率整个谐振网络的阻抗就会增加随之引起的问题是谐振分压值增加因为只有这样才能保证通信电源系统运行的稳定肪止运行故障发生,要做到这一点河以在系统运行期间采用频率调制方式,对电路中色的频率做出科学调整适当改变其偏离谐振网络f0中的程度通过改变系统输出电压的方式来控制系统电压输出的稳定性。


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电压传输特性,分析图1的电路,将逆变电路等效为方波电源,谐振回路参数用L和C表示,负载合到原边用表示,得到等效电路如图2所示。


性能分析,综上分析,串联谐振变换器的主要缺点是在没有负载时,电路没有了电压调节能力,当Q=1时,电路的选择性己很差,在没有负载的情况下Q=0,频率特性为一条水平直线,因此这种电路形式电压调节性能很差,另一个缺点是在输出整流滤波电路,电流的纹波会很大,这种缺点在低压大电流情况下尤为突出,因此这种电路更适合于高压小电流的应用场合,这种电路结构的主要优点是串联谐振电容可作为隔直电容,因此这种电路可不加任何其它结构而用于桥式电路中,并避免了磁路的不平衡,分析得出,当开关频率低于谐振频率一定值后,随负载的变化,输出电流基本保持不变,即具有电流源特性,使电路具有固有的短路保护能力。


结束语

本文讨论了通信电源中谐振软开关技术的现状和发展,针对传统谐振变换器的缺点,在串联谐振变换器的基础上,设计了一种新型的串联谐振拓扑,为通信整流器的高效率,高频化设计提供了一个新的方法,所作的工作和取得的成果为戈在传统串联谐振变换器的基础上,合理利用变压器的励磁电感,设计出一种新型谐振拓扑关串联谐振变换器可在通信电源有效运行胧缺点各占一半。

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