串聯(lián)諧振方案
從原理分析串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振區(qū)別之多種方法
發(fā)布日期：2020-05-12 點擊：3440次
四方國瑞總結串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振區(qū)別的多種方法，并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器(通稱并聯(lián)或串聯(lián)變頻電源)各有其自己的技術特點和應用領域。從工業(yè)加熱應用的角度，并聯(lián)逆變器廣泛應用于熔煉、保溫、透熱、感應加熱熱處理等各種領域，其功率可以從幾千瓦到上萬千瓦。串聯(lián)逆變器廣泛應用于熔煉——保溫的一拖二爐組以及高Q值高頻率的感應加熱場合，其功率可以從幾千瓦到幾千千瓦。目前我國工業(yè)上采用的變頻電源90%以上屬并聯(lián)變頻電源。
從負載諧振方式劃分，可以為并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器兩大類型，下面列出串聯(lián)逆變器和并聯(lián)逆變器的主要技術特點及其比較：串聯(lián)逆變器和并聯(lián)逆變器的差別，源于它們所用的振蕩電路不同，前者是用L、R和C串聯(lián)，后者是L、R和C并聯(lián)。
串聯(lián)逆變器的負載電路對電源呈現(xiàn)低阻抗，要求由電壓源供電。因此，經整流和濾波的直流電源末端，必須并接大的濾波電容器。當逆變失敗時，浪涌電流大，保護困難。并聯(lián)逆變器的負載電路對電源呈現(xiàn)高阻抗，要求由電流源供電，需在直流電源末端串接大電抗器。但在逆變失敗時，由于電流受大電抗限制，沖擊不大，較易保護。
1、串聯(lián)逆變器的輸入電壓恒定，輸出電壓為矩形波，輸出電流近似正弦波，換流是在晶閘管上電流過零以后進行，因而電流總是超前電壓一φ角。
并聯(lián)逆變器的輸入電流恒定，輸出電壓近似正弦波，輸出電流為矩形波，換流是在諧振電容器上電壓過零以前進行，負載電流也總是越前于電壓一φ角。這就是說，兩者都是工作在容性負載狀態(tài)。
2、串聯(lián)逆變器是恒壓源供電，為避免逆變器的上、下橋臂晶閘管同時導通，造成電源短路，換流時，必須保證先關斷，后開通。即應有一段時間(t)使所有晶閘管(其它電力電子器件)都處于關斷狀態(tài)。此時的雜散電感，即從直流端到器件的引線電感上產生的感生電勢，可能使器件損壞，因而需要選擇合適的器件的浪涌電壓吸收電路。此外，在晶閘管關斷期間，為確保負載電流連續(xù)，使晶閘管免受換流電容器上高電壓的影響，必須在晶閘管兩端反并聯(lián)快速二極管。
并聯(lián)逆變器是恒流源供電，為避免濾波電抗Ld上產生大的感生電勢，電流必須連續(xù)。也就是說，必須保證逆變器上、下橋臂晶閘管在換流時，是先開通后關斷，也即在換流期間(tγ)內所有晶閘管都處于導通狀態(tài)。這時，雖然逆變橋臂直通，由于Ld足夠大，也不會造成直流電源短路，但換流時間長，會使系統(tǒng)效率降低，因而需縮短tγ，即減小Lk值。
3、串聯(lián)逆變器的工作頻率必須低于負載電路的固有振蕩頻率，即應確保有合適的t時間，否則會因逆變器上、下橋臂直通而導致?lián)Q流的失敗。并聯(lián)逆變器的工作頻率必須略高于負載電路的固有振蕩頻率，以確保有合適的反壓時間t，否則會導致晶閘管間換流失敗;但若高得太多，則在換流時晶閘管承受的反向電壓會太高，這是不允許的。
4、串聯(lián)逆變器的功率調節(jié)方式有二：改變直流電源電壓Ud或改變晶閘管的觸發(fā)頻率，即改變負載功率因數(shù)cosφ。并聯(lián)逆變器的功率調節(jié)方式，一般只能是改變直流電源電壓Ud。改變cosφ雖然也能使逆變輸出電壓升高和功率增大，但所允許調節(jié)范圍小。
5、串聯(lián)逆變器在換流時，晶閘管是自然關斷的，關斷前其電流已逐漸減小到零，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(t+tγ)較長。
并聯(lián)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(lián)逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應加熱裝置中使用。
6、串聯(lián)逆變器的晶閘管所需承受的電壓較低，用380V電網供電時，采用1200V的晶閘管就行，但負載電路的全部電流，包括有功和無功分量，都需流過晶閘管。逆變晶閘管丟失脈沖，只會使振蕩停止，不會造成逆變顛覆。
并聯(lián)逆變器的晶閘管所需承受的電壓高，其值隨功率因數(shù)角φ增大，而迅速增加。但負載本身構成振蕩電流回路，只有有功電流流過逆變晶閘管，而且逆變晶閘管偶而丟失觸發(fā)脈沖時，仍可維持振蕩，工作比較穩(wěn)定。
7、串聯(lián)逆變器可以自激工作，也可以他激工作。他激工作時，只需改變逆變觸發(fā)脈沖頻率，即可調節(jié)輸出功率;而并聯(lián)逆變器一般只能工作在自激狀態(tài)。
8、在串聯(lián)逆變器中，晶閘管的觸發(fā)脈沖不對稱，不會引入直流成分電流而影響正常運行;而在并聯(lián)逆變器中，逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖不對稱，則會引入直流成分電流而引起故障。
9、串聯(lián)逆變器起動容易，適用于頻繁起動工作的場合;而并聯(lián)逆變器需附加起動電路，起動較為困難。
10、串聯(lián)逆變器中的晶閘管由于承受矩形波電壓，故du/dt值較大，吸收電路起著關鍵作用，而對其di/dt要求則較低。在并聯(lián)逆變器中，流過逆變晶閘管的電流是矩形波，因而要求大的di/dt，而對du/dt的要求則低一些。
11、串聯(lián)逆變器的感應加熱線圈與逆變電源(包括槽路電容器)的距離遠時，對輸出功率的影響較小。如果采用同軸電纜或將來回線盡量靠近(扭絞在一起更好)敷設，則幾乎沒有影響。而對并聯(lián)逆變器來說，感應加熱線圈應盡量靠近電源(特別是槽路電容器)，否則功率輸出和效率都會大幅度降低。
12、串聯(lián)逆變器感應線圈上的電壓和槽路電容器上的電壓，都為逆變器輸出電壓的Q倍，流過感應線圈上的電流，等于逆變器的輸出電流。并聯(lián)逆變器的感應線圈和槽路電容器上的電壓，都等于逆變器的輸出電壓，而流過它們的電流，則都是逆變器輸出電流的Q倍。
