变频串联谐振装置广泛应用于电力、铁路电气化、钢铁、机械、冶金、石油、化工等行业,适用于高压大容量电容试样的交流耐压试验。
变频串联谐振装置还广泛用于10kV、35kV、110kV、220kV、500kV聚乙烯电力电缆的交流耐压试验;适用于60kV、220kV、500kV GIS的交流耐压试验。适用于大型变压器和发电机组的工频耐压测试。串联谐振和并联谐振之间的差异是由于它们使用的振荡电路不同。前者与L、R和C串联,后者与L、R和C并联。
串联谐振和并联谐振的区别详细解释如下:
串联谐振的负载电路对电源具有低阻抗,需要来自电压源的电源。因此,整流滤波直流电源的末端必须并联一个大的滤波电容器。当逆变器发生故障时,浪涌电流高,保护困难。并联谐振的负载电路对电源具有高阻抗,需要在直流电源末端串联来自电流源和大型电抗器的电源。但是当逆变器发生故障时,电流受到大电抗的限制,影响不大,因此更容易保护。
串联谐振的输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似为正弦波。换向是在晶闸管上的电流通过零后进行的,因此电流始终领先电压一个φ角。并联谐振的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波。换向在谐振电容器上的电压越过零之前进行,负载电流始终在电压φ角之前。这意味着两者都在容性负载状态下工作。
串联谐振是一种恒压源电源。为避免谐振上下桥臂晶闸管同时导通,可能导致电源短路,需保证换向时先关后通。所有晶闸管(其他电力电子设备)应有一段时间(t)关闭。此时,杂散电感,即从直流端子到器件的引线电感上产生的感应电位,可能会对器件造成损坏。因此,有必要为设备选择合适的浪涌电压吸收电路。此外,在晶闸管关断期间,为了保证连续负载电流,防止晶闸管受到换向电容上高压的影响,需要将晶闸管两端的快速二极管反向并联。并联谐振是一种恒流源电源。为了避免在滤波电抗Ld上产生大的感应电位,电流必须是连续的。也就是说,要保证谐振上下桥臂晶闸管先导通后关通换向,即在换向周期(t γ)内所有晶闸管都处于导电状态。此时,虽然逆变器桥臂直接连接并且Ld足够大,但不会导致直流电源短路。但是,换向时间长会降低系统效率,因此需要缩短t γ,降低Lk值。
串联谐振的工作频率必须低于负载电路的自然振荡频率,即应保证有适当的时间t,否则会因谐振上下桥臂的直接连接而造成换向故障。变频串联谐振,智能变频调谐,可自动调谐、扫描谐振频率,或手动搜索。
并联谐振的工作频率必须略高于负载电路的自然振荡频率,以保证合适的背压时间t,否则会导致晶闸管之间的换相故障;但如果太高,晶闸管在换向时承受的反向电压会太高,这是不允许的。
调节串联谐振功率有两种方法:改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率,即改变负载功率因数cos φ。
并联谐振的功率调节方法一般只能改变直流电源电压Ud。改变cos φ虽然它也可以增加逆变器的输出电压和功率,但允许的调节范围很小。
串联谐振:换向过程中,晶闸管自然关闭。在关断之前,它们的电流逐渐降低到零,从而缩短关断时间并降低损耗。在换向过程中,晶闸管关闭的时间(t+t)受到背压γ)长。
当并联谐振用于换向时,晶闸管在全电流操作期间被迫关断。电流被迫降至零后,需要增加一段时间的反向电压时间,导致关断时间更长。相比之下,串联谐振更适合用于工作频率较高的感应加热器件。
串联谐振晶闸管需要承受较低的电压。使用380V电网供电时,1200V晶闸管就足够了。但是,负载电路中的所有电流,包括有源和电抗元件,都需要流过晶闸管。逆变器晶闸管中的脉冲损失只会停止振荡,不会引起逆变器倾覆。并联谐振晶闸管需要承受的电压很高,其值随功率因数角而变化φ增大并迅速增大。然而,负载本身构成振荡电流电路,只有有功电流流过逆变晶闸管。当逆变晶闸管偶尔失去触发脉冲时,仍可保持振荡,运行相对稳定。
串联谐振可以独立或独立运行。励磁工作时,只需改变逆变器触发脉冲的频率即可调节输出功率;并联共振一般只能在自激状态下工作。
串联谐振时,晶闸管的触发脉冲是不对称的,不会引入影响正常工作的直流分量电流;在并联谐振中,逆变晶闸管的非对称触发脉冲会引入直流分量电流并引起故障。
串联谐振启动简单,适用于频繁启动工作场合;并联谐振需要额外的启动电路,这使得启动更加困难。