串联谐振式中频电源

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电力技术来源：鼎升电力发布时间：2016-06-27 00:00:00 阅读量：875 次内容关键词：串联谐振 中频电源整流器

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串联谐振是中频电源的一种谐振形式。而中频电源整流器及其类型无论中频电源采用何种谐振形式，必须先将三相供电电源整流为直流电源，再将直流电源逆变成单相中频电源，才能向负载提供电能。下面鼎升电力就根据逆变器种类的不同，来详细介绍串联谐振中频电源。

串联谐振式中频电源整流器分类

整流器共分3种形式，根据逆变器种类的不同，串联谐振式中频电源采用的整流器形式也不同。
1.三相不可控整流器，其输出电压取决于电源进线线电压，整流器的输出电压不可控制；因此，不可控整流器必须与一个可调电源输出功率的逆变器一起使用。
2.三相全控整流器，通过调节可控硅的控制角 α 来控制整流输出电压，从而调整输出功率。其优点是整流输出电压可控、可调，但存在两个缺点：一是当整流器的直流输出电压下降时，进线电网的功率因数也将随之下降；二是控制响应时间较慢，因为它不可能比其采用的进线频率响应更快。当然可以弥补这些缺点，但需采用一些复杂的附加功率器件。

三相全控整流器的电压是通过改变可控硅的α角来调整的。不同的α角，整流输出的电压也不同，其输出电压为：

式中 Ud ——— 直流电压（整流器输出电压），V；
U ——— 进线电压，V；
α ——— 可控硅控制角，（°）。
由式（1）可以看出：改变 α 角就可以改变整流器的输出电压。
在不同角度下整流器的输出电压波形是不同的，当 α=0°时，整流器的输出电压是连续的脉动波形，随着 α 角增大，电压波形的脉动值越大；

当 α∧60°后，整流器的输出电压波形不再连续，此时为了保障输出电流的连续，必须在整流器的输
出端串接一台电感量很大的续流电抗器 LD，同时随着 α 角度的改变，整流器的功率因数也会随之改变。下面来分析 α 角对功率因数的影响。
3.三相半控整流器，该整流器可通过调节可控硅 SCR1～SCR3 来调节整流电压。

在以上 3 种整流器中，应用最广的是三相全控整流器，该整流器的优点是输出电压连续可调，适用于各种直流负载电路。中频电源的并联谐振逆变器中，由于逆变器的工作频率必须和其负载 LC 的振荡频率相同才能正常工作，并联逆变器的输出功率无法自己调整，必须通过改变其输入电压大小才能调整输出功率；因此，并联谐振逆变器必须采用三相全控整流器为其提供电能。

串联谐振式中频电源逆变器分类

中频电源的逆变器常见的有两大类：一类为并联谐振式逆变器，另一类为串联谐振式逆变器。并联谐振式逆变器就是电容器 C 和线圈 L 连接成并联式谐振回路，串联谐振式逆变器是电容器 C 和线圈 L 连接成串联式谐振回路。并联逆变器和串联逆变器是中频电源逆变器的基本形式，但特性各异，目前应用最多的是并联谐振式逆变器。

串联谐振式逆变器受技术条件限制，在我国发展较晚，至今也只有为数不多的企业能够生产制造。并联谐振式逆变器的输出电压为正弦波，电流为方波，采用自激方式控制，其工作频率为 LC 的自由振荡频率，输出功率大小根据输入电压高低确定，需要恒流源供电。串联谐振式逆变器输出电压为方波，电流为正弦波，采用他激方式控制，通过改变逆变器的频率来调整逆变器的输出功率，采用恒压源为其供电。

串联谐振式中频电源电路基本形式

并联逆变器必须采用三相全控整流器作为直流电源，其主电路原理如图 1 所示。而串联逆变器原则上 3 种整流器均可为其供电，但为了控制方便和节能，一般采用三相不可控整流器或三相半控整流器作为直流电源，如图 2 ~3 所示。其中： a、 b、 c 代表三相， SCR1 ～SCR10 为可控硅，LD 为滤波电抗器，L 为振荡线圈，C 为振荡电容器，D1～D8 为整流二极管，Cd1、 Cd2 为滤波电容器，Cn1、Cn2 为谐振电容器。

图 1 三相全控整流器并联谐振式主电路

图 2 三相不可控整流器串联谐振式主电路

图 3 三相半控整流器串联谐振式主电路

串联谐振逆变器虽然采用三相半控整流器提供直流电源，但不用来调压，只用来在软启动和出现故障时作为电子开关，快速切断电源。正常工作时，可控硅总是处于全导通状态，其工作特性与图 2 所示的三相不可控整流器串联谐振电路完全相同。一般 100 kW 以上的中频电源多采用此种整流方式。

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