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串联谐振与并联谐振的区别是什么
2021-07-08

我先说共振。在包含电阻、电感和电容的交流电路中,电路两端的电压与其电流一般是异相的。如果调整电路参数或电源频率使电流和电源电压同相,则电路是电阻性的。此时电路的工作状态称为谐振。谐振分为串联谐振和并联谐振。在串联电路中发生的谐振是串联谐振,在并联电路中发生的谐振是并联谐振。谐振现象是正玄交流电路的特有现象。它广泛应用于通信工程,但在电力系统中,谐振可能会破坏系统的正常运行。下面分别介绍串联谐振和并联谐振的特殊电路特性。


串联谐振的电路特性


1、总阻抗最小;


图片.png


2、电源电压一定时,电流最大;


图片.png


3、电路是阻性的,电容或电感上的电压可能高于电源电压。


并联谐振电路的特点


1、电压一定时,谐振时电流最小;


2、总阻抗最大;


3、电路是阻性的,支路电流可能大于总电流。


串联谐振


串联谐振和并联谐振的区别


1、从负载谐振方式上分,可分为并联谐振和串联谐振两种。串联谐振与并联谐振的主要技术特点及对比如下:


串联谐振和并联谐振的区别源于它们使用的振荡电路不同。前者用L、R、C串联,后者用L、R、C并联。


(1)串联谐振负载电路对电源呈现低阻抗,需要电压源供电。因此,整流滤波后的直流电源的末端必须并联一个大的滤波电容。逆变器发生故障时,浪涌电流大,保护困难。并联谐振负载电路对电源呈现高阻抗,需要电流源供电。直流电源的末端必须串联一个大的电抗器。但逆变器发生故障时,由于电流受到大电抗的限制,冲击小,更容易保护。


串联谐振与并联谐振的区别2


(2)串联谐振的输入电压恒定,输出电压为方波,输出电流近似正弦波。在晶闸管上的电流过零后进行换向,因此电流总是超前电压一个角度φ。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。换向是在谐振电容上的电压过零之前进行的,负载电流总是比电压超前一个角度φ。这意味着两者都在容性负载状态下工作。


(3)串联谐振是恒压源电源。为防止逆变器上下臂晶闸管同时导通,造成电源短路,换相时必须先关断再导通。即应该有一段时间(t),使所有晶闸管(其他电力电子器件)都处于关断状态。此时,杂散电感,即从直流端到器件的引线电感上产生的感应电位,可能会损坏器件。因此,需要选择合适的器件浪涌电压吸收电路。另外,在晶闸管关断过程中,为了保证负载电流的持续,保护晶闸管不受换向电容上的高压影响,必须在晶闸管两端反并联一个快速二极管。并联谐振是恒流源。为了避免滤波器电抗 Ld 上出现大的感应电势,电流必须是连续的。也就是说,换流时必须保证逆变器上下臂晶闸管先导通后关断,即在换流周期(tγ)内所有晶闸管都处于导通状态。此时,虽然逆变桥臂是直通的,但由于Ld足够大,不会造成直流电源短路,但换向时间长会降低系统效率,因此需要缩短tγ,即减小 Lk 的值。


(4)串联谐振的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率,即保证合适的t时间,否则会因上下臂直接连接而导致换相失败逆变器的。


并联谐振的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率,以保证有合适的背压时间t,否则会造成晶闸管间换相失败;但如果过高,晶闸管在换向过程中会承受反向电压过高,这是不允许的。


(5)串联谐振的功率调整方法有两种: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cosφ。


并联谐振的功率调整方法一般只能改变直流电源电压Ud。改变cosφ虽然也可以提高逆变器的输出电压和功率,但允许的调整范围很小。


(6)串联谐振换相时,晶闸管自然关断,其电流在关断前逐渐减小为零,因此关断时间短,损耗小。在换向过程中,关断的晶闸管受到背压的时间(t+tγ)较长。当并联谐振换向时,晶闸管在全电流运行时被强制关断。电流强制降为零后,需要一个背压时间,所以关断时间较长。相比之下,串联谐振更适合用于工作频率较高的感应加热设备。


(7)串联谐振晶闸管需要承受比较低的电压。当采用380V电网供电时,1200V晶闸管就足够了,但负载电路中的所有电流,包括有功和无功分量,都需要流经晶闸管。逆变晶闸管丢失脉冲只会停止振荡,不会造成逆变颠覆。


并联谐振晶闸管需要承受高电压,其值随着功率因数角φ的增大而迅速增大。但负载本身构成了一个振荡电流回路,只有有功电流流过逆变晶闸管,当逆变晶闸管偶尔丢失触发脉冲时,仍能保持振荡,工作比较稳定。


(8)串联谐振既可以自激工作,也可以单独工作。单独工作时,可通过改变逆变器触发脉冲的频率来调整输出功率。并联谐振只能在自激状态下工作。


(9)串联谐振时,晶闸管的触发脉冲不对称,不会引入直流分量电流,影响正常工作;而并联谐振时,逆变晶闸管的触发脉冲是不对称的,会引入直流分量电流而导致故障。


(10)串联谐振容易启动,适合频繁启动工作;而并联谐振需要额外的启动电路,启动更困难。


(11)由于串联谐振的晶闸管承受矩形波电压,du/dt值较大,吸收电路起关键作用,其di/dt要求较低。


并联谐振时,流过逆变晶闸管的电流为矩形波,需要较大的di/dt,而du/dt的要求较低。


(12)当串联谐振感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容)距离较远时,对输出功率的影响较小。如果使用同轴电缆或者以后的回线尽量靠近(绞在一起更好),几乎没有效果。对于并联谐振,感应加热线圈应尽量靠近电源(尤其是槽路电容),否则功率输出和效率会大大降低。


(13)串联谐振感应线圈上的电压和槽路电容上的电压都是谐振输出电压的Q倍,流过感应线圈的电流等于逆变器的输出电流。并联谐振逆变器的感应线圈和槽路电容上的电压等于逆变器的输出电压,流过它们的电流是逆变器输出电流的Q倍。


综上所述,并联谐振和串联谐振各有其技术特点和应用领域。从工业加热应用来看,并联谐振广泛应用于冶炼、保温、透热、感应加热和热处理等各个领域,其功率从几千瓦到几万千瓦不等。串联谐振广泛用于熔炼保温一到二炉及高Q、高频感应加热场合,其功率可从几千瓦到几千瓦不等。目前我国工业中使用的变频电源90%!以(MISSING)上是并联变频电源。通过以上对谐振电路的分析,掌握谐振电路的特点,在生产实践中,应扬长避短。

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