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串聯(lián)諧振中頻電源原理
發(fā)布日期：2020-05-11 點(diǎn)擊：2271次
四方國(guó)瑞電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振耐壓裝置的廠家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振耐壓裝置
在行業(yè)內(nèi)都廣受好評(píng)，以打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振耐壓裝置“高壓設(shè)備供應(yīng)商而努力。
電磁感應(yīng)原理：1831年，英國(guó)物理學(xué)家Faraday發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)現(xiàn)象，并且提出了相應(yīng)的理論解釋。其內(nèi)容為，當(dāng)電路圍繞的區(qū)域內(nèi)存在交變得磁場(chǎng)時(shí)，電路兩端就會(huì)感應(yīng)出電動(dòng)勢(shì)，如果閉合就會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電流。感應(yīng)加熱原理為產(chǎn)生交變的電流，從而產(chǎn)生交變的磁場(chǎng)，再利用交變磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生渦流達(dá)到加熱的效果。
集膚效應(yīng)
當(dāng)交流的電流流過(guò)導(dǎo)體的時(shí)候，會(huì)在導(dǎo)體中產(chǎn)生感應(yīng)電流，從而導(dǎo)致電流向?qū)w表面擴(kuò)散。也就是導(dǎo)體表面的電流密度會(huì)大于中心的電流密度。這也就無(wú)形中減少了導(dǎo)體的導(dǎo)電截面從而增加了導(dǎo)體交流電阻，損耗增大。工程上規(guī)定從導(dǎo)體表面到電流密度為導(dǎo)體表面的1/e=0.368的距離為集膚深度。
從以上可以看到，如果增大電流和提高頻率都可以增加發(fā)熱效果，使加熱對(duì)象快速升溫，所以感應(yīng)電源通常需要輸出高頻大電流。
感應(yīng)加熱電源根據(jù)補(bǔ)償形式分為兩種，并聯(lián)諧振式（電流型）電源和串聯(lián)諧振式（電壓型）電源。
并聯(lián)諧振式電源采用的逆變器是并聯(lián)諧振逆變器，其負(fù)載為并聯(lián)諧振負(fù)載。通常需電流源供電，在感應(yīng)加熱中，電流源通常由近似認(rèn)為逆變器輸入端電流固定不變。交替開(kāi)通和關(guān)斷逆變器上的可控期間就可以在逆變器的輸出端獲得交變的防波電流，其電流復(fù)制取決于逆變器的輸入端電流值，頻率取決于期間的開(kāi)關(guān)頻率。
串聯(lián)諧振式電源采用的逆變器是串聯(lián)諧振逆變器，其負(fù)載為串聯(lián)諧振負(fù)載。通常需電壓源供電，在感應(yīng)加熱中，電壓源通常由整流器加一個(gè)大電容構(gòu)成，由于電容值較大，可以近似認(rèn)為逆變器輸入端電壓固定不變。交替開(kāi)通和關(guān)斷逆變器上的可控期間就可以在逆變器的輸出端獲得交變的方波電壓，其電壓幅值取決于逆變器的輸入端電壓值，頻率取決于器件的開(kāi)關(guān)頻率。
串聯(lián)諧振逆變器和并聯(lián)諧振逆變器的差別，源于它們所用的振蕩電路不同，前者用L、R和C串聯(lián)，后者是L、R和C并聯(lián)；
串聯(lián)諧振逆變器在換流時(shí)，晶閘管是自然關(guān)斷的，關(guān)斷錢(qián)其電流已經(jīng)逐漸減少到零，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)間長(zhǎng)。
并聯(lián)諧振逆變器在換流時(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)諧振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。
串聯(lián)諧振逆變器啟動(dòng)較容易，適用于頻繁啟動(dòng)工作的場(chǎng)所；而并聯(lián)諧振逆變器需附加啟動(dòng)電路，啟動(dòng)較為困難，啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。至今仍有人在研究并聯(lián)諧振逆變器的啟動(dòng)問(wèn)題。
隨著社會(huì)的發(fā)展以及人們對(duì)環(huán)保節(jié)能高效需求的提高，用感應(yīng)加熱電源代替?zhèn)鹘y(tǒng)的煤、氣加熱方式，在金屬熔煉、熱處理及工件透熱等行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用。但單純標(biāo)準(zhǔn)型的感應(yīng)加熱設(shè)備已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場(chǎng)的需求，需要的是不斷改進(jìn)提升的加熱設(shè)備，因此節(jié)能環(huán)保型加熱設(shè)備將會(huì)有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。目前用于鋼管加熱的中頻電源逆變電路部分，主要采用的是并聯(lián)逆變電路，而對(duì)串聯(lián)諧振逆變電路的研究相對(duì)較少。本文將對(duì)串聯(lián)諧振的工作特性進(jìn)行分析，并以應(yīng)用實(shí)例來(lái)證明其顯著的節(jié)能效果。
中頻電源整流器及其類(lèi)型
無(wú)論中頻電源采用何種諧振形式，必須先將三相供電電源整流為直流電源，再將直流電源逆變成單相中頻電源，才能向負(fù)載提供電能。根據(jù)逆變器種類(lèi)的不同，中頻電源采用的整流器形式也不同。整流器共分 3 種形式：①相不可控整流器，其輸出電壓取決于電源進(jìn)線線電壓，整流器的輸出電壓不可控制；因此，不可控整流器必須與一個(gè)可調(diào)電源輸出功率的逆變器一起使用。②三相全控整流器，通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅的控制角 α 來(lái)控制整流輸出電壓，從而調(diào)整輸出功率。其優(yōu)點(diǎn)是整流輸出電壓可控、可調(diào)，但存在兩個(gè)缺點(diǎn)：一是
當(dāng)整流器的直流輸出電壓下降時(shí)，進(jìn)線電網(wǎng)的功率因數(shù)也將隨之下降；二是控制響應(yīng)時(shí)間較慢，因?yàn)樗豢赡鼙绕洳捎玫倪M(jìn)線頻率響應(yīng)更快。當(dāng)然可以彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)，但需采用一些復(fù)雜的附加功率器件。③三相半控整流器，該整流器可通過(guò)調(diào)節(jié)可控硅 SCR1～SCR3 來(lái)調(diào)節(jié)整流電壓。在以上 3 種整流器中，應(yīng)用最廣的是三相全控整流器，該整流器的優(yōu)點(diǎn)是輸出電壓連續(xù)可調(diào)，適用于各種直流負(fù)載電路。中頻電源的并聯(lián)諧振逆變器中，由于逆變器的工作頻率必須和其負(fù)載 LC 的振蕩頻率相同才能正常工作，并聯(lián)逆變器的輸出功率無(wú)法自己調(diào)整，必須通過(guò)改變其輸入電壓大小才能調(diào)整輸出功率；因此，并聯(lián)諧振逆變器必須采用三相全控整流器為其提供電能。
中頻電源逆變器及其類(lèi)型
中頻電源的逆變器常見(jiàn)的有兩大類(lèi)：一類(lèi)為并聯(lián)諧振式逆變器，另一類(lèi)為串聯(lián)諧振式逆變器。并聯(lián)諧振式逆變器就是電容器 C 和線圈 L 連接成并聯(lián)式諧振回路，串聯(lián)諧振式逆變器是電容器C 和線圈 L 連接成串聯(lián)式諧振回路。并聯(lián)逆變器和串聯(lián)逆變器是中頻電源逆變器的基本形式，但特性各異，目前應(yīng)用最多的是并聯(lián)諧振式逆變器。串聯(lián)諧振式逆變器受技術(shù)條件限制，在我國(guó)發(fā)展較晚，至今也只有為數(shù)不多的企業(yè)能夠生產(chǎn)制造。
并聯(lián)諧振式逆變器的輸出電壓為正弦波，電流為方波，采用自激方式控制，其工作頻率為 LC 的自由振蕩頻率，輸出功率大小根據(jù)輸入電壓高低確定，需要恒流源供電。串聯(lián)諧振式逆變器輸出電壓為方波，電流為正弦波，采用他激方式控制，通過(guò)改變逆變器的頻率來(lái)調(diào)整逆變器的輸出功率，采用恒壓源為其供電。
