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串聯諧振中頻電源原理
發(fā)布日期：2020-05-11 點擊：2099次
四方國瑞電力是一家專業(yè)研發(fā)生產串聯諧振耐壓裝置的廠家，本公司生產的串聯諧振耐壓裝置
在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“串聯諧振耐壓裝置“高壓設備供應商而努力。
電磁感應原理：1831年，英國物理學家Faraday發(fā)現了電磁感應現象，并且提出了相應的理論解釋。其內容為，當電路圍繞的區(qū)域內存在交變得磁場時，電路兩端就會感應出電動勢，如果閉合就會產生感應電流。感應加熱原理為產生交變的電流，從而產生交變的磁場，再利用交變磁場來產生渦流達到加熱的效果。
集膚效應
當交流的電流流過導體的時候，會在導體中產生感應電流，從而導致電流向導體表面擴散。也就是導體表面的電流密度會大于中心的電流密度。這也就無形中減少了導體的導電截面從而增加了導體交流電阻，損耗增大。工程上規(guī)定從導體表面到電流密度為導體表面的1/e=0.368的距離為集膚深度。
從以上可以看到，如果增大電流和提高頻率都可以增加發(fā)熱效果，使加熱對象快速升溫，所以感應電源通常需要輸出高頻大電流。
感應加熱電源根據補償形式分為兩種，并聯諧振式（電流型）電源和串聯諧振式（電壓型）電源。
并聯諧振式電源采用的逆變器是并聯諧振逆變器，其負載為并聯諧振負載。通常需電流源供電，在感應加熱中，電流源通常由近似認為逆變器輸入端電流固定不變。交替開通和關斷逆變器上的可控期間就可以在逆變器的輸出端獲得交變的防波電流，其電流復制取決于逆變器的輸入端電流值，頻率取決于期間的開關頻率。
串聯諧振式電源采用的逆變器是串聯諧振逆變器，其負載為串聯諧振負載。通常需電壓源供電，在感應加熱中，電壓源通常由整流器加一個大電容構成，由于電容值較大，可以近似認為逆變器輸入端電壓固定不變。交替開通和關斷逆變器上的可控期間就可以在逆變器的輸出端獲得交變的方波電壓，其電壓幅值取決于逆變器的輸入端電壓值，頻率取決于器件的開關頻率。
串聯諧振逆變器和并聯諧振逆變器的差別，源于它們所用的振蕩電路不同，前者用L、R和C串聯，后者是L、R和C并聯；
串聯諧振逆變器在換流時，晶閘管是自然關斷的，關斷錢其電流已經逐漸減少到零，因而關斷時間短，損耗小。在換流時，關斷的晶閘管受反壓的時間長。
并聯諧振逆變器在換流時，晶閘管是在全電流運行中被強迫關斷的，電流被迫降至零以后還需加一段反壓時間，因而關斷時間較長。相比之下，串聯諧振逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應加熱裝置中使用。
串聯諧振逆變器啟動較容易，適用于頻繁啟動工作的場所；而并聯諧振逆變器需附加啟動電路，啟動較為困難，啟動時間長。至今仍有人在研究并聯諧振逆變器的啟動問題。
隨著社會的發(fā)展以及人們對環(huán)保節(jié)能高效需求的提高，用感應加熱電源代替?zhèn)鹘y的煤、氣加熱方式，在金屬熔煉、熱處理及工件透熱等行業(yè)已得到廣泛應用。但單純標準型的感應加熱設備已經遠遠不能滿足市場的需求，需要的是不斷改進提升的加熱設備，因此節(jié)能環(huán)保型加熱設備將會有廣闊的市場發(fā)展前景。目前用于鋼管加熱的中頻電源逆變電路部分，主要采用的是并聯逆變電路，而對串聯諧振逆變電路的研究相對較少。本文將對串聯諧振的工作特性進行分析，并以應用實例來證明其顯著的節(jié)能效果。
中頻電源整流器及其類型
無論中頻電源采用何種諧振形式，必須先將三相供電電源整流為直流電源，再將直流電源逆變成單相中頻電源，才能向負載提供電能。根據逆變器種類的不同，中頻電源采用的整流器形式也不同。整流器共分 3 種形式：①相不可控整流器，其輸出電壓取決于電源進線線電壓，整流器的輸出電壓不可控制；因此，不可控整流器必須與一個可調電源輸出功率的逆變器一起使用。②三相全控整流器，通過調節(jié)可控硅的控制角 α 來控制整流輸出電壓，從而調整輸出功率。其優(yōu)點是整流輸出電壓可控、可調，但存在兩個缺點：一是
當整流器的直流輸出電壓下降時，進線電網的功率因數也將隨之下降；二是控制響應時間較慢，因為它不可能比其采用的進線頻率響應更快。當然可以彌補這些缺點，但需采用一些復雜的附加功率器件。③三相半控整流器，該整流器可通過調節(jié)可控硅 SCR1～SCR3 來調節(jié)整流電壓。在以上 3 種整流器中，應用最廣的是三相全控整流器，該整流器的優(yōu)點是輸出電壓連續(xù)可調，適用于各種直流負載電路。中頻電源的并聯諧振逆變器中，由于逆變器的工作頻率必須和其負載 LC 的振蕩頻率相同才能正常工作，并聯逆變器的輸出功率無法自己調整，必須通過改變其輸入電壓大小才能調整輸出功率；因此，并聯諧振逆變器必須采用三相全控整流器為其提供電能。
中頻電源逆變器及其類型
中頻電源的逆變器常見的有兩大類：一類為并聯諧振式逆變器，另一類為串聯諧振式逆變器。并聯諧振式逆變器就是電容器 C 和線圈 L 連接成并聯式諧振回路，串聯諧振式逆變器是電容器C 和線圈 L 連接成串聯式諧振回路。并聯逆變器和串聯逆變器是中頻電源逆變器的基本形式，但特性各異，目前應用最多的是并聯諧振式逆變器。串聯諧振式逆變器受技術條件限制，在我國發(fā)展較晚，至今也只有為數不多的企業(yè)能夠生產制造。
并聯諧振式逆變器的輸出電壓為正弦波，電流為方波，采用自激方式控制，其工作頻率為 LC 的自由振蕩頻率，輸出功率大小根據輸入電壓高低確定，需要恒流源供電。串聯諧振式逆變器輸出電壓為方波，電流為正弦波，采用他激方式控制，通過改變逆變器的頻率來調整逆變器的輸出功率，采用恒壓源為其供電。
