華意電力是一家專業研發生產串聯諧振的廠家,本公司生產的串聯諧振在行業內都廣受好評,以打造最具權威的“串聯諧振“高壓設備供應商而努力。
首先講一下什么是諧振,在含有電阻、電感和電容的交流電路中,電路兩端電壓與其電流一般是不同相的,若調節電路參數或電源頻率使電流與電源電壓同相,電路呈電阻性,稱這時電路的工作狀態為諧振。諧振又分為串聯諧振和并聯諧振,在串聯電路中發生的諧振即為串聯諧振,在并聯電路中發生的諧振即為并聯諧振,諧振現象是正玄交流電路的一種特定現象,它在電子和通訊工程中得到廣泛的應用,但是在電力系統中,發生諧振有可能破壞系統的正常工作。接下來我們再來分別介紹一下串聯諧振和并聯諧振的特電路特點。
串聯諧振的電路特點
1.總阻抗值最小;
2.電源電壓一定時,電流最大;
3. 電路呈電阻性,電容或電感上的電壓可能高于電源電壓。
并聯諧振電路的特點
1.電壓一定時,諧振時電流最小;
2.總阻抗最大;
3.電路呈電阻性,支路電流可能會大于總電流。
串聯諧振與并聯諧振的區別
1. 從負載諧振方式劃分,可以為并聯諧振和串聯諧振兩大類型,下面列出串聯諧振和并聯諧振的主要技術特點及其比較:
串聯諧振和并聯諧振的差別,源于它們所用的振蕩電路不同,前者是用L、R和C串聯,后者是L、R和C并聯。
(1)串聯諧振的負載電路對電源呈現低阻抗,要求由電壓源供電。因此,經整流和濾波的直流電源末端,必須并接大的濾波電容器。當逆變失敗時,浪涌電流大,保護困難。
并聯諧振的負載電路對電源呈現高阻抗,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,由于電流受大電抗限制,沖擊不大,較易保護。
串聯諧振和并聯諧振區別2
(2)串聯諧振的輸入電壓恒定,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零以后進行,因而電流總是超前電壓一φ角。 并聯諧振的輸入電流恒定,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零以前進行,負載電流也總是越前于電壓一φ角。這就是說,兩者都是工作在容性負載狀態。
(3)串聯諧振是恒壓源供電,為避免逆變器的上、下橋臂晶閘管同時導通,造成電源短路,換流時,必須保證先關斷,后開通。即應有一段時間(t )使所有晶閘管(其它電力電子器件)都處于關斷狀態。此時的雜散電感,即從直流端到器件的引線電感上產生的感生電勢,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,在晶閘管關斷期間,為確保負載電流連續,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快速二極管。 并聯諧振是恒流源供電,為避免濾波電抗Ld上產生大的感生電勢,電流必須連續。也就是說,必須保證逆變器上、下橋臂晶閘管在換流時,是先開通后關斷,也即在換流期間(tγ)內所有晶閘管都處于導通狀態。這時,雖然逆變橋臂直通,由于Ld足夠大,也不會造成直流電源短路,但換流時間長,會使系統效率降低,因而需縮短tγ,即減小Lk值。
(4)串聯諧振的工作頻率必須低于負載電路的固有振蕩頻率,即應確保有合適的t 時間,否則會因逆變器上、下橋臂直通而導致換流的失敗。
并聯諧振的工作頻率必須略高于負載電路的固有振蕩頻率,以確保有合適的反壓時間t ,否則會導致晶閘管間換流失敗;但若高得太多,則在換流時晶閘管承受的反向電壓會太高,這是不允許的。
(5)串聯諧振的功率調節方式有二:改變直流電源電壓Ud或改變晶閘管的觸發頻率,即改變負載功率因數cosφ。
并聯諧振的功率調節方式,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,但所允許調節范圍小。
(6)串聯諧振在換流時,晶閘管是自然關斷的,關斷前其電流已逐漸減小到零,因而關斷時間短,損耗小。在換流時,關斷的晶閘管受反壓的時間(t +tγ)較長。 并聯諧振在換流時,晶閘管是在全電流運行中被強迫關斷的,電流被迫降至零以后還需加一段反壓時間,因而關斷時間較長。相比之下,串聯諧振更適宜于在工作頻率較高的感應加熱裝置中使用。
(7)串聯諧振的晶閘管所需承受的電壓較低,用380V電網供電時,采用1200V的晶閘管就行,但負載電路的全部電流,包括有功和無功分量,都需流過晶閘管。逆變晶閘管丟失脈沖,只會使振蕩停止,不會造成逆變顛覆。
并聯諧振的晶閘管所需承受的電壓高,其值隨功率因數角φ增大,而迅速增加。但負載本身構成振蕩電流回路,只有有功電流流過逆變晶閘管,而且逆變晶閘管偶而丟失觸發脈沖時,仍可維持振蕩,工作比較穩定。
(8)串聯諧振可以自激工作,也可以他激工作。他激工作時,只需改變逆變觸發脈沖頻率,即可調節輸出功率;而并聯諧振一般只能工作在自激狀態。
(9)在串聯諧振中,晶閘管的觸發脈沖不對稱,不會引入直流成分電流而影響正常運行;而在并聯諧振中,逆變晶閘管的觸發脈沖不對稱,則會引入直流成分電流而引起故障。
(10)串聯諧振起動容易,適用于頻繁起動工作的場合;而并聯諧振需附加起動電路,起動較為困難。
(11)串聯諧振中的晶閘管由于承受矩形波電壓,故du /dt值較大,吸收電路起著關鍵作用,而對其di/dt要求則較低。
在并聯諧振中,流過逆變晶閘管的電流是矩形波,因而要求大的di/dt,而對du/dt的要求則低一些。
(12)串聯諧振的感應加熱線圈與逆變電源(包括槽路電容器)的距離遠時,對輸出功率的影響較小。如果采用同軸電纜或將來回線盡量靠近(扭絞在一起更好)敷設,則幾乎沒有影響。而對并聯諧振來說,感應加熱線圈應盡量靠近電源(特別是槽路電容器),否則功率輸出和效率都會大幅度降低。
(13)串聯諧振感應線圈上的電壓和槽路電容器上的電壓,都為諧振輸出電壓的Q倍,流過感應線圈上的電流,等于逆變器的輸出電流。 并聯諧振逆變器的感應 線圈和槽路電容器上的電壓,都等于逆變器的輸出電壓,而流過它們的電流,則都是逆變器輸出電流的Q倍。
綜上所述,并聯諧振和串聯諧振各有其自己的技術特點和應用領域。從工業加熱應用的角度,并聯諧振廣泛應用于熔煉、保溫、透熱、感應加熱熱處理等各種領域,其功率可以從幾千瓦到上萬千瓦。串聯諧振廣泛應用于熔煉——保溫的一拖二爐組以及高Q值高頻率的感應加熱場合,其功率可以從幾千瓦到幾千千瓦。目前我國工業上采用的變頻電源90%以上屬并聯變頻電源。通過以上對諧振電路的分析,掌握諧振電路的特點,在生產實踐中,應該用其所長,避其所短。
電力系統中一些電感、電容元件在系統進行操作或發生故障時可形成各種振蕩回路,在一定的能源作用下,會產生串聯諧振現象,導致系統某些元件出現嚴重的過電壓。
分類
(1) 線性諧振過電壓 諧振回路由不帶鐵芯的電感元件(如輸電線路的電感,變壓器的漏感)或勵磁特性接近線性的帶鐵芯的電感元件(如消弧線圈)和系統中的電容元件所組成。
(2) 鐵磁諧振過電壓 諧振回路由帶鐵芯的電感元件(如空載變壓器、電壓互感器)和系統的電容元件組成。因鐵芯電感元件的飽和現象,使回路的電感參數是非線性的,這種含有非線性電感元件的回路在滿足一定的諧振條件時,會產生鐵磁諧振。
(3) 參數諧振過電壓 由電感參數作周期性變化的電感元件(如凸極發電機的同步電抗在Xd ~ Xq間周期變化)和系統電容元件(如空載線路)組成回路,當參數配合時,通過電感的周期性變化,不斷向諧振系統輸送能量,造成參數諧振過電壓。
限制措施
(1) 提高開關動作的同期性 由于許多諧振過電壓是在非全相運行條件下引起的,因此提高開關動作的同期性,防止非全相運行,可以有效防止諧振過電壓的發生。
(2) 在并聯高壓電抗器中性點加裝小電抗,用這個措施可以阻斷非全相運行時工頻電壓傳遞及串聯諧振。
(3) 破壞發電機產生自勵磁的條件,防止參數諧振過電壓。
系統發生諧振時,在諧振電壓和工頻電壓的作用下,PT鐵芯磁密迅速飽和,激磁電流迅速增大,會使PT繞組嚴重過熱而損壞(同一系統中所有PT均受到威脅),甚至引起母線故障造成大面積停電。因此對發生諧振時,如何快速消除諧振是保證設備安全運行的關鍵。
條件特點
在中性點不接地電力系統中,由于電磁式電壓互感器(TV)激磁特性的非線性,當電壓發生波動使網絡中電抗接近容抗時,便產生諧振過電壓。特別是遇有激磁特 性不好(易飽和)的TV及系統發生單相對地閃絡或接地時,更容易引發諧振過電壓。輕者令到TV的熔斷器熔斷、匝間短路或爆炸;重者則發生避雷器爆炸、母線短路、廠用電失電等嚴重威脅電力系統和電氣設備運行安全的事故。
諧振處理
對于我們現在6kV不接地系統來說,主要是投入消弧線圈和改變運行參數,一般投入消弧線圈都能消除諧振,對于發生基波和高頻諧振,只要消諧器可靠動作,也能消除諧振,但對于分頻諧振具有零序性質,一般消諧器無法消除諧振,投切三相對稱負荷不起作用,對于未裝設消弧線圈,因此根據實際情況,可按以下方法處理:
1、 基波或高頻諧振的處理:
1) 有運行電容器時,切除運行電容器;沒有運行電容器時,投入一組電容器;
2) 以上措施無法消諧時,切除該母線所有電容器,向調度申請切除部分饋線,最好是先切長線路。
2、 分頻諧振的處理:
1) 切除該母線所有電容器;
2) 諧振仍無法消除時,向調度申請切除該母線上的線路,直至諧振消除;
3) 若所有線路全部切除后仍無法消諧,向調度申請切除變低開關,將母線停電;
4) 恢復母線及線路送電。