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串联谐振和并联谐振的区别详解六大不同之处

文章出处:来源网络 人气:发表时间:2020-06-11 15:49:42

  湖北设备电力设备有限公司专业从事开发,研制,生产和销售变频串联谐振试验装置等电气测试设备,电力系统综合自动化及智能仪器仪表的生产型高新技术企业。针对串联谐振和并联谐振的区别,详细整理主要有以下六大不同:

  区别一:负载谐振方式不同。

  串联谐振和并联谐振的负载谐振方式可分为串联逆变器和并联逆变器两种类型,这两种类型的不同在于它们的技术特点震荡电路不同,串联逆变器是用L、R和C串联,并联逆变器是用L、R和C并联。

  这两种类型的的负载电路对电源呈现出来的阻抗率也不同。串联逆变器呈低阻抗,并联逆变器呈高阻抗。当串联逆变器呈低阻抗时,就要求电压源供电,这样会导致经整流和滤波的直流电源末端,必须并接大的滤波电容器。当逆变失败会导致浪涌电流变大,造成保护困难。当并联逆变器呈高阻抗时,就要求由电流源供电,这样就需要串接大的电抗器在直流电源的末端。但是这样在逆变失败的时候,比较容易保护,原因是电流受到大电抗的限制,冲击不大。

  区别二:输入方式和供电方式不同。

  串联逆变器的输入是电压恒定,恒压源供电,并联逆变器的输入是电流恒定,恒流源供电。

  当串联逆变器输入电压恒定时的现象:输出电流接近正弦波,输出电压为矩形波,电流总是超前电压一φ角,原因是晶闸管上电流过零以后再进行换流。

  当并联逆变器输入电流恒定时的现象:输出电流为矩形波,输出电压接近正弦波,负载电流总是会前于电压一φ角,原因是谐振电容器上电压过零以前进行换流。两者都是工作在容性负载状态。

  串联逆变器为恒源供电。换流时必须确保先关断,再开通,避免因逆变器的上、下桥臂晶闸同事导通而造成电源短路。也就是需要有一段时间(t)让所有晶闸管和其他电力电子器件都保持关断的状态。这时的从直流端到器件的引线电感上所产生的感生电势统称杂散电感,可能会损坏器件,所以要选择适合的器件的浪涌电压吸收电路。为了避免晶闸管受换流电容器上高电压的影响,也为了保证负载电流的连续,关断状态期间,必须在晶闸管两端反并联快速二极管。

  并联逆变器为恒流供电。在换流时逆变器上、下桥臂晶闸管必须确保先开通后关断。也就是在换流时需要保证所有晶闸管都在一个导通的状态下。以确保滤波电抗Ld上产生大的感生电势,电流必须连续。由于Ld足够大,就算逆变桥臂是直通的,也不会造成直流电源短路。但是如何换流时间过长,则会导致系统效率降低,所以要缩短ty,也就是减小Lk值。

  

  区别三:工作频率和功率调节方式不同。

  串联逆变器为了避免因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败,需要确保有合适的t时间,所以工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率。

  而并联逆变器为了避免晶闸管间换流失败,要确保有合适的反压时间t,它的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率,但是高的太多也不允许的,因为这样会导致在换流晶闸管承受的反向电压会太高。

  功率调节方式的不同在于串联逆变器是改变直流电源电压Ud或者是改变晶闸管的触发频率,也就是改变负载功率因数cosφ。

  而并联逆变器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,但是可以调节的范围变小。

  区别四:晶闸管的工作状态不同。

  晶闸管的工作状态不同包括了关断状态、所需承受的电压、触发脉冲、他激自激工作状态的不同。当在换流时,串联逆变器的晶闸管是自然关断的,关断的晶闸管受反压的时间(t+tγ)较长。在关断前,它的电流已经渐渐减小归零,所以关断时间短,损耗也小。而并联逆变器的晶闸管是在全电流运行中被强迫关断的,所以它的电流被迫降至归零时还需要加一段反压时间,它的关断时间也会更长一些。两者比较,串联逆变器在工作频率较高的感应加热装置中更加适合使用。

  串联逆变器的晶闸管需要承受的电压较低,并联逆变器的则需要承受高电压。串联逆变器承受低电压,当用380V电网供电,采用1200V的晶闸管就可以,但包括有功和无功分量的全部负载电路的电流,都要流过晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲,会让振荡停止,但不会造成逆变颠覆。

  并联逆变器承受高电压,其值随功率因数角φ增大,而快速增加。但只有有功电流流过逆变晶闸管,负载本身则构成振荡电流回路,而且逆变晶闸管在偶而丢失触发脉冲的情况下,仍然可以维持振荡,更加稳定。

  串联逆变器可以自激和他激工作。他激工作时,只需要改变逆变触发脉冲频率,就可调节输出串联谐振功率;而并联逆变器多数情况下只能工作在自激状态中。

  在晶闸管触发脉冲不对称的情况下,串联逆变器不会引入直流成分的电流从而影响正常运行。并联逆变器则会引入直流成分的电流从而引起故障。

  串联逆变器中的晶闸管承受矩形波电压,所以du/dt值较大,吸收电路起了关键作用,而对其di/dt要求较低。并联逆变器中,流过逆变晶闸管的电流是矩形波,所以要求大的di/dt,而对du/dt的要求会低一些。

  区别五:起动难易程度和感应线圈的工作影响不同。

  串联逆变器由于它起动容易,所以适合在频繁起动工作场合中使用。而并联逆变器起动比较困难,因为它需要附加起动电路。

  在串联逆变器中以下情况对输出功率影响较小:感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)的距离远。以下情况对输出功率几乎没影响:采用同轴电缆或者将来回线尽量靠近甚至是绞在一起敷设的效果更好。串联逆变器感应线圈上的电压和槽路电容器上的电压,都为逆变器输出电压的Q倍,流过感应线圈上的电流,等于逆变器的输出电流。

  在并联逆变器中以下情况对功率输出和效率都会很大程度上降低:如果不把感应加热线圈尽量靠近电源特别是槽路电容器的话。并联逆变器的感应线圈和槽路电容器上的电压,都等于逆变器的输出电压,而流过它们的电流,则都是逆变器输出电流的Q倍。

  区别六:当外来频率加于电路时,特性不同。

  当外来频率加于一并联谐振电路时,它的特性:

  1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最大值,它这个特性在实际应用中叫做选频电路。

  2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈容性,相当于一个电容。

  3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈感性,相当于一个电感线圈。

  所以当串联或并联谐振电路不是调节在信号频率点时,信号通过它将会产生相移(即相位失真)

  当外来频率加于一串联谐振电路时,它的特性:

  1.当外加频率等于其谐振频率时其电路阻抗呈纯电阻性,且有最少值,它这个特性在实际应用中叫做陷波器。

  2.当外加频率高于其谐振频率时,电路阻抗呈感性,相当于一个电感线圈。

  3.当外加频率低于其谐振频率时,这时电路呈容性,相当于一个电容。

  湖北设备电力设备有限公司

  2019-8-23

  

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