華意電力是一家專(zhuān)業(yè)研發(fā)生產(chǎn)串聯(lián)諧振的廠(chǎng)家，本公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振在行業(yè)內都廣受好評，以打造最具權威的“串聯(lián)諧振“高壓設備供應商而努力。
本文介紹了變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置的工作原理，闡明了其設計結構特點(diǎn)，并對實(shí)際使用中的問(wèn)題進(jìn)行了分析處理，具有一定的使用價(jià)值。
近年來(lái)，大電容量的電氣設備在一定頻率范圍內的絕緣耐受與工頻耐壓具有一定的等效性，這樣就為利用變頻試驗裝置的電感與被試品的電容串聯(lián)產(chǎn)生諧振電壓來(lái)進(jìn)行交流耐壓試驗提供了可能，且由于試驗裝置的勵磁電壓低、重量輕，非常方便于在施工現場(chǎng)使用?，F就變頻串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置的原理、特點(diǎn)和在實(shí)際應用中的幾點(diǎn)體會(huì )進(jìn)行闡述。
串聯(lián)諧振的基本原理
發(fā)生串聯(lián)諧振的基本原理是：在R-L-C電路中（如圖1所示）
由電工知識得到：Uc＝I/ωC,UL＝I*ωL，UR＝I*R，U＝Uc＋UL＋UR，當 LRC 串聯(lián)回路中的感抗與試品容抗相等時(shí)，電感中的磁場(chǎng)能量與試品電容中的電場(chǎng)能量相互補償，試品所需的無(wú)功功率全部由電抗器供給，電源只提供回路的有功損耗。電源電壓與諧振回路電流同相位，電感上的電壓降與電容上的壓降大小相等，相位相反。由圖 1 可知，當 ωL＝1/ωc，回路的諧振頻率 f＝1/2π√LC ,也就是說(shuō)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振，電源提供很小的勵磁電壓，試品上就能得到很高的電壓,電源頻率為諧振頻率。
當電源頻率（f）、電感（L）及被試設備電容（C）滿(mǎn)足下式時(shí)回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)此時(shí): f＝1/2π√LC，回路中電流為I=Ulx/R,被試設備電壓為Ucx=I/ωCx輸出電壓與勵磁電壓之比為試驗回路的品質(zhì)因數：Q=Ucx/Ulx=（ωL）/R，由于試驗回路中電阻R很小，故試驗回路品質(zhì)因數很大。一般正常時(shí)可達50以上，既輸出電壓是勵磁電壓50倍，因此用較低容量的試驗變壓器就能得到較高的試驗電壓。這樣就解決了在一般的交流耐壓試驗中試驗變壓器容量不能滿(mǎn)足試驗要求的問(wèn)題。而此時(shí)電容量與電感的關(guān)系為ωL＝1/ωc，因為對某個(gè)試品而言，電容量是固有的，試驗用可調電感的價(jià)格也非常昂貴，因此解決問(wèn)題的途徑就引到了改變電源頻率回路的諧振頻率，在初始電壓下調節回路的頻率，觀(guān)察 Uc的變化達最大值時(shí)，增加或減小頻率時(shí)諧振電壓都要下降，這時(shí)的頻率為諧振頻率，這時(shí)的電壓為諧振點(diǎn)電壓，增加勵磁電壓就能升高諧振電壓，從而達到試驗電壓目的。另外，由于試驗回路是處于諧振狀態(tài)，回路本身具有良好的濾波作用，電源波形中的諧波分量在設備兩端大為減小，從而輸出良好的正弦波形。當試品放電或擊穿時(shí)，即回路中等值電容被短路，諧振條件被破壞，電壓明顯下降，恢復電壓上升緩慢，試品上不發(fā)生暫態(tài)過(guò)電壓，且電源供給的短路電流受到電抗的限制而減少，從而限制被試設備的損壞程度。
串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置的幾點(diǎn)應用
山東某熱電廠(chǎng)155WM發(fā)電機，使用變頻串聯(lián)諧振試驗裝置進(jìn)行工頻交流耐壓的實(shí)驗，測得發(fā)電機一相定子繞組對地電容285nF，根據工頻耐壓50HZ的要求，需要定做兩個(gè)標準電感L1=L2=14H，如圖3所示
耐壓試驗時(shí)，根據計算頻率在初始電壓下進(jìn)行調頻。首先檢查接地，串聯(lián)諧振接地必須良好，試驗設備接地點(diǎn)與發(fā)電機鐵心接地點(diǎn)連在一起一同接地。另外，測溫元件與發(fā)電機轉子也要保護接地，但是開(kāi)始調頻實(shí)驗時(shí)結果不太理想，頻率達不到工頻要求，斷開(kāi)電源后檢查外部連線(xiàn)正確，懷疑兩個(gè)電抗器擺放位置的影響，由于兩個(gè)電抗器互感作用，使感抗值發(fā)生了變化，重新調整電抗器的距離、位置，找到工頻50HZ諧振點(diǎn)，開(kāi)始升壓，升到允許耐壓值后，保持一分鐘，工頻耐壓試驗順利通過(guò)。通過(guò)此次試驗使得在大型高壓電機的耐壓試驗方面積累寶貴經(jīng)驗。
通信電源技術(shù)在近幾年得 到了極為快速的發(fā)展技術(shù)技巧已逐漸趨于成熟從根本上促進(jìn) 了我國通信技術(shù)的持續發(fā)展。在現代體積更小、重量更輕、運行效率更高的通信電源產(chǎn) 品已經(jīng)成為了我國通信事業(yè)追求的主要目標這類(lèi)型通信電源產(chǎn)品的應用能更加有效的確保通信電源系統的運行效率和運行質(zhì)量。下 面對通信電源技術(shù)中容易應用到的串聯(lián)諧振技術(shù)作詳細分析。
通信電源的發(fā)展現狀自 二十世紀90年代末 以后在電力通信方面，我國便已經(jīng)實(shí)現了 高頻開(kāi)關(guān)電源對傳統相控電源的取代并且大力發(fā)展高頻開(kāi)關(guān)電源 赴其在通信電源系統中有 了大量的應用與推廣成為了各類(lèi)型開(kāi)關(guān)電 源中最活躍、最受歡迎的開(kāi)關(guān)電源品種。后來(lái)隨 著(zhù)通信電源技術(shù)的不斷發(fā)展通信系統內應用到的各種功率器件的更新速度變得更快新型材 料、新型技術(shù)在通信系統中的應用也越來(lái)越多這無(wú)疑為通信電源系統控制技術(shù)增加了難度,同時(shí)也提出了更嚴格的要求。不僅要求通信電源系統要安全可 靠 還要求系統運行的穩定 性、電 磁兼容性、電能利用率以及節能降耗等性能都要變得更好,以便能更好更全面的推 廣 高頻開(kāi)關(guān)通信電源系統使其能在應用過(guò)程中依靠計算機技術(shù)、計算機監控系統等工具努 力實(shí)現系統運行的智能化,同時(shí)全方位增強電源系統的管理與維護能力，促進(jìn)通信電源系統 向著(zhù)智能化、高頻化、高效率、高可靠性方向發(fā)展。
串聯(lián)諧振變換器在通信電源系統中的應用串聯(lián)諧振變換器的電路。串聯(lián)諧振變換器是諧振變換器的一種,同樣具有高可靠性、低電磁污染、狀態(tài)保持時(shí)間長(cháng)等特點(diǎn)。串聯(lián)諧振變換器在實(shí)際應用時(shí)仍然利用串聯(lián)諧振技術(shù)通過(guò)自身功能對通信電源系統電壓輸出穩定性進(jìn)行控制達到保證通信電源系統正常運行的目的。圖為串聯(lián)諧振變換器的電路圖。分析串聯(lián)諧振變換器的結構構成不難發(fā)現該類(lèi)變換器主要由高頻逆變電路、諧振網(wǎng)絡(luò )以及輸出整流濾波電路三部分共同構成。運行時(shí)直流電流會(huì )通過(guò)高頻逆變電路并在電路中產(chǎn)生一個(gè)頻率
為色的方波然后系統電路將這個(gè)方波送到由電容器與電感器共同構成的諧振網(wǎng)絡(luò )中接受該網(wǎng)絡(luò )中的整流濾波處理隨后呈直流電壓或電流從諧振網(wǎng)絡(luò )處輸出。在串聯(lián)諧振電路中諧振網(wǎng)絡(luò )必須要和輸出負載串聯(lián),以起到電壓分壓的作用。另外,由于諧振網(wǎng)絡(luò )在通電運行過(guò)程中阻抗最小的位置處于諧振頻率處且隨著(zhù)諧振頻率的不斷變化,諧振網(wǎng)絡(luò )的阻抗大小也會(huì )隨之發(fā)生相應變化所以實(shí)際工作中可通過(guò)控制諧振頻率來(lái)改變諧振網(wǎng)絡(luò )阻抗。如果通信電源系統在運行時(shí)因某個(gè)特殊原因升高了電源電壓的溫度,電路調整時(shí)將色遠離了f0,改變了諧振頻率整個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò )的阻抗就會(huì )增加隨之引起的問(wèn)題是諧振分壓值增加因為只有這樣才能保證通信電源系統運行的穩定肪止運行故障發(fā)生。要做到這一點(diǎn)河以在系統運行期間采用頻率調制方式，對電路中色的頻率做出科學(xué)調整適當改變其偏離諧振網(wǎng)絡(luò )f0中的程度通過(guò)改變系統輸出電壓的方式來(lái)控制系統電壓輸出的穩定性。
電壓傳輸特性。分析圖1的電路,將逆變電路等效為方波電源,諧振回路參數用L和C表示,負載合到原邊用表示,得到等效電路如圖2所示。
性能分析。綜上分析,串聯(lián)諧振變換器的主要缺點(diǎn)是在沒(méi)有負載時(shí),電路沒(méi)有了電壓調節能力,當Q=1時(shí),電路的選擇性己很差,在沒(méi)有負載的情況下Q=0,頻率特性為一條水平直線(xiàn)。因此這種電路形式電壓調節性能很差。另一個(gè)缺點(diǎn)是在輸出整流濾波電路,電流的紋波會(huì )很大,這種缺點(diǎn)在低壓大電流情況下尤為突出,因此這種電路更適合于高壓小電流的應用場(chǎng)合。這種電路結構的主要優(yōu)點(diǎn)是串聯(lián)諧振電容可作為隔直電容,因此這種電路可不加任何其它結構而用于橋式電路中,并避免了磁路的不平衡。分析得出,當開(kāi)關(guān)頻率低于諧振頻率一定值后,隨負載的變化,輸出電流基本保持不變,即具有電流源特性,使電路具有固有的短路保護能力。
結束語(yǔ)
本文討論了通信電源中諧振軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的現狀和發(fā)展,針對傳統諧振變換器的缺點(diǎn),在串聯(lián)諧振變換器的基礎上,設計了一種新型的串聯(lián)諧振拓撲,為通信整流器的高效率。高頻化設計提供了一個(gè)新的方法,所作的工作和取得的成果為戈在傳統串聯(lián)諧振變換器的基礎上,合理利用變壓器的勵磁電感,設計出一種新型諧振拓撲關(guān)串聯(lián)諧振變換器可在通信電源有效運行朧缺點(diǎn)各占一半。