串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置運(yùn)用原理

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置運(yùn)用原理是運(yùn)用串聯(lián)諧振的原理，通過(guò)調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出頻率，使得回路中的電抗器電感L和試品電容C發(fā)生串聯(lián)諧振，諧振電壓即為試品上所加電壓。變頻諧振試驗(yàn)裝置廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè)，適用于大容量、高電壓的電容性試品，如發(fā)電機(jī)、電力變壓器、GIS和高交聯(lián)動(dòng)力電纜、互感器、套管等的交接試驗(yàn)和預(yù)防性試驗(yàn)。 

我公司在變頻串聯(lián)諧振高壓試驗(yàn)方面，自行開(kāi)發(fā)的調(diào)頻、調(diào)壓軟件技術(shù)，國(guó)內(nèi)高壓試驗(yàn)行業(yè)，利用這一技術(shù)設(shè)計(jì)，制造的變頻串聯(lián)諧振高壓試驗(yàn)裝置，*符合國(guó)家有關(guān)高壓試驗(yàn)的規(guī)程和要求。 

通過(guò)變頻控制器提供供電電源，試驗(yàn)電壓由勵(lì)磁變壓器經(jīng)過(guò)初步升壓后，使高電壓加在電抗器L和被試品Cx上，通過(guò)改變變頻控制器的輸出頻率，使回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，調(diào)節(jié)變頻控制器的輸出電壓，使試品上高壓達(dá)到所需要的電壓值。 

回路的諧振頻率取決于被試品電容Cx和電抗器的電感L，諧振頻率f=1/（2π√LC）。 

1. 從負(fù)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(shù)特點(diǎn)及其比較： 

串聯(lián)諧振耐壓試驗(yàn)裝置和并聯(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)。

（1）串聯(lián)逆變器的負(fù)載電路對(duì)電源呈現(xiàn)低阻抗，要求由電壓源供電。因此，經(jīng)整流和濾波的直流電源末端，必須并接大的濾波電容器。當(dāng)逆變失敗時(shí)，浪涌電流大，保護(hù)困難。 

并聯(lián)逆變器的負(fù)載電路對(duì)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(shí)，由于電流受大電抗限制，沖擊不大，較易保護(hù)。 

（2）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(guò)零以后進(jìn)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(guò)零以前進(jìn)行，負(fù)載電流也總是越前于電壓一φ角。這就是說(shuō)，兩者都是工作在容性負(fù)載狀態(tài)。 

（3）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(shí)導(dǎo)通，造成電源短路，換流時(shí)，必須保證先關(guān)斷，后開(kāi)通。即應(yīng)有一段時(shí)間(t )使所有晶閘管（其它電力電子器件）都處于關(guān)斷狀態(tài)。此時(shí)的雜散電感，即從直流端到器件的引線電感上產(chǎn)生的感生電勢(shì)，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(guān)斷期間，為確保負(fù)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(chǎn)生大的感生電勢(shì)，電流必須連續(xù)。也就是說(shuō)，必須保證逆變器上、下橋臂晶閘管在換流時(shí)，是先開(kāi)通后關(guān)斷，

也即在換流期間(tγ)內(nèi)所有晶閘管都處于導(dǎo)通狀態(tài)。這時(shí)，雖然逆變橋臂直通，由于Ld足夠大，也不會(huì)造成直流電源短路，但換流時(shí)間長(zhǎng)，會(huì)使系統(tǒng)效率降低，因而需縮短tγ，即減小Lk值。  

串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振區(qū)別3 

（4）串聯(lián)逆變器的工作頻率必須低于負(fù)載電路的固有振蕩頻率，即應(yīng)確保有合適的t 時(shí)間，否則會(huì)因逆變器上、下橋臂直通而導(dǎo)致?lián)Q流的失敗。 

并聯(lián)逆變器的工作頻率必須略高于負(fù)載電路的固有振蕩頻率，以確保有合適的反壓時(shí)間t ，否則會(huì)導(dǎo)致晶閘管間換流失敗；但若高得太多，則在換流時(shí)晶閘管承受的反向電壓會(huì)太高，這是不允許的。 

（5）串聯(lián)逆變器的功率調(diào)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(fù)載功率因數(shù)cosφ。 

并聯(lián)逆變器的功率調(diào)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(diào)節(jié)范圍小。 

（6）串聯(lián)逆變器在換流時(shí)，晶閘管是自然關(guān)斷的，關(guān)斷前其電流已逐漸減小到零，因而關(guān)斷時(shí)間短，損耗小。在換流時(shí)，關(guān)斷的晶閘管受反壓的時(shí)間(t +tγ)較長(zhǎng)。 

串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振區(qū)別4

并聯(lián)逆變器在換流時(shí)，晶閘管是在全電流運(yùn)行中被強(qiáng)迫關(guān)斷的，電流被迫降至零以后還需加一段反壓時(shí)間，因而關(guān)斷時(shí)間較長(zhǎng)。相比之下，串聯(lián)逆變器更適宜于在工作頻率較高的感應(yīng)加熱裝置中使用。 

（7）串聯(lián)逆變器的晶閘管所需承受的電壓較低，用380V電網(wǎng)供電時(shí)，采用1200V的晶閘管就行，但負(fù)載電路的全部電流，包括有功和無(wú)功分量，都需流過(guò)晶閘管。逆變晶閘管丟失脈沖，只會(huì)使振蕩停止 

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(fù)載本身構(gòu)成振蕩電流回路，只有有功電流流過(guò)逆變晶閘管，而且逆變晶閘管偶而丟失觸發(fā)脈沖時(shí)，仍可維持振蕩，工作比較穩(wěn)定。 

（8）串聯(lián)逆變器可以自激工作，也可以他激工作。他激工作時(shí)，只需改變逆變觸發(fā)脈沖頻率，即可調(diào)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)。 

（9）在串聯(lián)逆變器中，晶閘管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，不會(huì)引入直流成分電流而影響正常運(yùn)行；而在并聯(lián)逆變器中，逆變晶閘管的觸發(fā)脈沖不對(duì)稱，則會(huì)引入直流成分電流而引起故障。  

（10）串聯(lián)逆變器起動(dòng)容易，適用于頻繁起動(dòng)工作的場(chǎng)合；而并聯(lián)逆變器需附加起動(dòng)電路，起動(dòng)較為困難。 

（11）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(guān)鍵作用，而對(duì)其di/dt要求則較低。

在并聯(lián)逆變器中，流過(guò)逆變晶閘管的電流是矩形波，因而要求大的di/dt，而對(duì)du/dt的要求則低一些。 

（12）串聯(lián)逆變器的感應(yīng)加熱線圈與逆變電源(包括槽路電容器)的距離遠(yuǎn)時(shí)，對(duì)輸出功率的影響較小。如果采用同軸電纜或?qū)?lái)回線盡量靠近(扭絞在一起更好)敷設(shè)，則幾乎沒(méi)有影響。而對(duì)并聯(lián)逆變器來(lái)說(shuō)，感應(yīng)加熱線圈應(yīng)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(huì)大幅度降低。 

（13）串聯(lián)逆變器感應(yīng)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(guò)感應(yīng)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(yīng)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(guò)它們的電流，則都是逆變器輸出電流的Q倍。 

綜上所述，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(shù)特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域。從工業(yè)加熱應(yīng)用的角度，并聯(lián)逆變器廣泛應(yīng)用于熔煉、保溫、透熱、感應(yīng)加熱熱處理等各種領(lǐng)域，其功率可以從幾千瓦到上萬(wàn)千瓦。串聯(lián)逆變器廣泛應(yīng)用于熔煉——保溫的一拖二爐組以及高Q值高頻率的感應(yīng)加熱場(chǎng)合，其功率可以從幾千瓦到幾千千瓦。目前我國(guó)工業(yè)上采用的變頻電源90%以上屬并聯(lián)變頻電源。