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技術(shù)文章    
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變頻串聯(lián)諧振的工作原理

發(fā)布時(shí)間:2020-04-23 15:28:00 瀏覽次數:2955

  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。

  變頻串聯(lián)諧振試驗裝置采用多級疊加的方式,多臺電抗器可并聯(lián)、串聯(lián)使用,分壓器既用來(lái)測量試驗電壓,也可以作為 小電容量試品的補償電容,使得諧振頻率可以在30~300Hz范圍內完成多種電力設備的交流耐壓試驗。變頻串聯(lián)諧振基本原理是采用可調節(30--300Hz)串聯(lián)諧振試驗設備與被試品電容諧振產(chǎn)生交流試驗電壓。
  變頻串聯(lián)諧振由變頻電源、激勵變壓器、電抗器和電容分壓器組成。被試品的電容與電抗器構成串聯(lián)諧振連接方式;分壓器并聯(lián)在被試品 上,用于測量被試品上的諧振電壓,并作過(guò)壓保護信號;調頻功率輸出經(jīng)激勵變壓器耦合給串聯(lián)諧振回路,提供串聯(lián)諧振的激勵功率。 變頻串聯(lián)諧振試驗裝置是運用串聯(lián)諧振原理,利用勵磁變壓器激發(fā)串聯(lián)諧振回路,調節變頻控制器的輸出頻率,使回路電感L和試品C串聯(lián)諧振,諧振電壓即為加到試品上電壓。變頻諧振試驗裝置廣泛用于電力、冶金、石油、化工等行業(yè),適用于大容量,高電壓的電容性試品的交接和預防性試驗。
  產(chǎn)品別稱(chēng):變頻諧振、變頻串聯(lián)諧振、串聯(lián)諧振、調頻串聯(lián)諧振、串聯(lián)諧振耐壓試驗裝置、串聯(lián)諧振試驗設備、電纜耐壓試驗裝置、發(fā)電機耐壓裝置等
  產(chǎn)品特征:

1、所需電源容量大大減小,試驗所需的電源功率只有試驗容量的1/Q。
2、體積小,重量輕,一般為普通試驗裝置的1/3-1/5;
3、諧振電源調頻及功率元件使用最先進(jìn)的日本進(jìn)口的優(yōu)質(zhì)元器件,設計的是諧振式濾波電路,能改善輸出電壓的波形畸變,獲得很好的正弦波形,有效的防止了諧波峰值對試品的誤擊穿。
4、變頻電源保護功能強,穩定性好;具備具備全自動(dòng)(自動(dòng)調諧、自動(dòng)升壓)、全手動(dòng)(手動(dòng)調諧、手動(dòng)升壓)以及半自動(dòng)(自動(dòng)調諧、手動(dòng)升壓及手動(dòng)調諧、自動(dòng)升壓)的多種工作模式,可任意切換使用,操作方便;采用220V或380V單相電源,方便現場(chǎng)取電。
5、配置靈活,擴展功能強。諧振電抗器采用多只方式,積木式組合,可串可并,滿(mǎn)足多種試品的試驗要求,更方便現場(chǎng)使用。
6、大屏幕觸摸LED液晶彩屏和外接鼠標直接完成各種參數的設置,試驗結果可保存、打印、上傳、回查等。

常見(jiàn)故障原因及排除: 

1.風(fēng)扇不能啟動(dòng): 急停、故障保護、失諧保護后,沒(méi)有按“故障復位”; 內部溫度過(guò)高,功率元件熱保護; 

排除方法:關(guān)斷儀器電源,將儀器靜置30分鐘左右,重新開(kāi)啟電源,按儀器面板上的“復位”鍵,再啟動(dòng)儀器。 

如果依然不能啟動(dòng)風(fēng)扇,請和廠(chǎng)家聯(lián)系,不可拆卸儀器! 

2.自動(dòng)調諧不能完成,找不到諧振點(diǎn): 

現象:調諧曲線(xiàn)完全是一條直線(xiàn),調諧完成后儀器提示沒(méi)有諧振點(diǎn) 

原因:回路接地不好,試驗回路接線(xiàn)錯誤,裝置某一儀器開(kāi)路 

排除方法:檢查接地裝置可靠,接地連接線(xiàn)是否有斷開(kāi)點(diǎn);檢查勵磁變壓器的高低壓線(xiàn)圈的通斷;檢查每一只電抗器的通斷;檢查分壓器的信號線(xiàn)的通斷; 檢查分壓器的高低壓電容臂的通斷; 裝置自身升壓時(shí)沒(méi)有諧振點(diǎn),還需要檢查補償電容器的通斷; 如果所有部件正常,依然沒(méi)有諧振點(diǎn),請和廠(chǎng)家聯(lián)系,不可拆卸儀器! 

現象:調諧曲線(xiàn)是一條曲線(xiàn),有較低的尖峰; 試驗時(shí)一次電壓較高,高壓卻較低,甚至在沒(méi)有升到試驗電壓時(shí),一 次電壓已經(jīng)到達額定電壓,回路自動(dòng)降壓; 

原因:電抗器與試品電容量不匹配,沒(méi)有準確找到諧振點(diǎn);試品損耗較高,系統Q值太低;勵磁變壓器高壓輸出電壓較低; 

排除方法:將補償電容器并接入試驗回路,加大回路電容量;盡可能將多只電抗器串聯(lián),提高回路電感量;提高勵磁變壓器的輸出電壓; 干燥處理被試品,提高被試品的絕緣強度,減少回路的有功損耗; 如果全部處理完后,依然不能解決問(wèn)題,請和廠(chǎng)家聯(lián)系,不可拆卸儀器!

 隨著(zhù)開(kāi)關(guān)電源的發(fā)展,軟開(kāi)關(guān)技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展和應用,已研究出了不少高效率的電路拓撲,主要為諧振型的軟開(kāi)關(guān)拓撲和 PWM 型的軟開(kāi)關(guān)拓撲。近幾年來(lái),隨著(zhù)半導體器件制造技術(shù)的發(fā)展,開(kāi)關(guān)管的導通電阻,寄生電容和反向恢復時(shí)間越來(lái)越小了,這為諧振變換器的發(fā)展提供了又一次機遇。對于諧振變換器來(lái)說(shuō),如果設計得當,能實(shí)現軟開(kāi)關(guān)變換,從而使得開(kāi)關(guān)電源具有較高的效率。LLC 諧振變換器實(shí)際上來(lái)源于不對稱(chēng)半橋電路,后者用調寬型(PWM)控制,而 LLC 諧振是調頻型(PFM)。    

一、LLC 諧振變換器原理 

  圖1和圖2分別給出了 LLC 諧振變換器的電路圖和工作波形。圖1中包括兩個(gè)功率 MOSFET(S1 和S2),其占空比都為0.5;諧振電容 Cs,副邊匝數相等的中心抽頭變壓器 Tr,Tr 的漏感Ls,激磁電感 Lm,Lm 在某個(gè)時(shí)間段也是一個(gè)諧振電感,因此,在 LLC諧振變換器中的諧振元件主要由以上3個(gè)諧振元件構成,即諧振電容 Cs,電感 Ls 和激磁電感 Lm;半橋全波整流二極管 D1 和 D2,輸出電容 Cf。LLC 變換器的穩態(tài)工作原理如下:  

  1)(t1,t2)當t=t1 時(shí),S2 關(guān)斷,諧振電流給S1的寄生電容放電,一直到S1上的電壓為零,然后S1 的體內二級管導通。此階段D1導通,Lm上的電壓被輸出電壓鉗位,因此,只有Ls和Cs參與諧振。  

  2)(t2,t3)當t=t2 時(shí),S1在零電壓的條件下導通,變壓器原邊承受正向電壓;D1繼續導通,S2及D2 截止。此時(shí) Cs和Ls參與諧振,而Lm不參與諧振。  

  3)(t3,t4)當t=t3 時(shí),S1仍然導通,而 D1與D2 處于關(guān)斷狀態(tài),Tr 副邊與電路脫開(kāi),此時(shí)Lm,Ls和 Cs 一起參與諧振。實(shí)際電路中 Lm>>Ls,因此,在這個(gè)階段可以認為激磁電流和諧振電流都保持不變。  

  4)(t4,t5)當t=t4 時(shí),S1關(guān)斷,諧振電流給S2的寄生電容放電,一直到S2上的電壓為零,然后S2 的體內二級管導通。此階段 D2 導通,Lm 上的電壓被輸出電壓鉗位,因此,只有 Ls 和Cs 參與諧振。  

  5)(t5,t6)當t=t5 時(shí),S2 在零電壓的條件下導通,Tr 原邊承受反向電壓;D2繼續導通,而S1和D1 截止。此時(shí)僅 Cs和Ls 參與諧振,Lm上的電壓被輸出電壓箝位,而不參與諧振。  

  6)(t6,t7)當 t=t6 時(shí),S2仍然導通,而D1和D2處于關(guān)斷狀態(tài),Tr 副邊與電路脫開(kāi),此時(shí) Lm,Ls和Cs 一起參與諧振。實(shí)際電路中Lm>>Ls,因此,在這個(gè)階段可以認為激磁電流和諧振電流都保持不變。