具有並聯諧振式負載的逆變電路。生產中用以構成靜止式中頻加熱電源。
基本介紹
- 中文名：並聯逆變電路
- 構成：靜止式中頻加熱電
- 特點：直流電源為電流源
- 工作原理：負載電壓ua作為換流電壓
正文,
正文
具有並聯諧振式負載的逆變電路。生產中用以構成靜止式中頻加熱電源。並聯逆變電路有兩個特點：①直流電源為電流源，逆變入端串聯大電感Ld，因而入端電流id平滑連續（見電流型逆變電路）；②負載是處於高端失諧的並聯諧振電路，呈容性，故可採用負載換流方式（見負載換流式逆變電路）。因此，並聯逆變電路也是一種負載換流式電流型逆變電路。
工作原理 圖1中LH代表含有加熱工件的感應線圈。為了提高負載端的功率因數，在LH兩端並聯補償電容CH，組成並聯諧振式負載電路。其固有諧振角頻率ω0可近似表示為由並聯諧振電路分析可知，若外加電源的角頻率ω=ω0，則電路處於諧振狀態，電路呈純阻性；若ω>ω0,則電路處於高端失諧狀態，呈容性。
圖1中逆變電路採用橋式結構，各導電臂均用普通晶閘管組成。當T1T3導通而T2T4阻斷時，ia=Id；當T2T4導通而T1T3阻斷時,ia=-Id；當T1～T4輪番通斷時,ia即為交變方波（圖2），方波幅值為Id，重複角頻率ω則取決於T1～T4門極控制脈衝。當ω>ω0時,負載將呈容性，可以利用負載電壓ua作為換流電壓關斷退出導通的開關元件，因而即使採用普通晶閘管時也無需設定專門的換流電路。
儘管並聯逆變電路的輸出電流ia為交變方波，但這一電路的輸出電壓ua卻近似為正弦波（圖2）。這是由於ia中基波以外的電流諧波均從負載電容CH中旁路的緣故。
並聯逆變電路的直流電源採用相控整流電路如圖 1所示。該電路的作用有以下兩個。
①調節逆變輸出功率PH。若忽略逆變電路損耗，應有
工作原理 圖1中LH代表含有加熱工件的感應線圈。為了提高負載端的功率因數，在LH兩端並聯補償電容CH，組成並聯諧振式負載電路。其固有諧振角頻率ω0可近似表示為由並聯諧振電路分析可知，若外加電源的角頻率ω=ω0，則電路處於諧振狀態，電路呈純阻性；若ω>ω0,則電路處於高端失諧狀態，呈容性。
圖1中逆變電路採用橋式結構，各導電臂均用普通晶閘管組成。當T1T3導通而T2T4阻斷時，ia=Id；當T2T4導通而T1T3阻斷時,ia=-Id；當T1～T4輪番通斷時,ia即為交變方波（圖2），方波幅值為Id，重複角頻率ω則取決於T1～T4門極控制脈衝。當ω>ω0時,負載將呈容性，可以利用負載電壓ua作為換流電壓關斷退出導通的開關元件，因而即使採用普通晶閘管時也無需設定專門的換流電路。
儘管並聯逆變電路的輸出電流ia為交變方波，但這一電路的輸出電壓ua卻近似為正弦波（圖2）。這是由於ia中基波以外的電流諧波均從負載電容CH中旁路的緣故。
並聯逆變電路的直流電源採用相控整流電路如圖 1所示。該電路的作用有以下兩個。
①調節逆變輸出功率PH。若忽略逆變電路損耗，應有
PH=Pd=UdId
式中Pd為直流功率，Ud為直流電壓平均值，Id為直流電流id平均值。由式可見，在相同的負載下，改變Ud就可實現PH的調節。由相控整流電路分析可知
Ud=2.35U2cosα
式中U2為電網相電壓方均根值,α為滯後控制角。上兩式表明，改變α 即可調節PH。
②抑制故障電流。當逆變電路產生故障時，如果T1、T4同時導通,則直流電源將沿電感Ld短路,如不加以控制，將流過很大的短路電流。由相控整流電路分析可知，在圖1所示電路的情況下,如果α>90°, 整流電路將轉入逆變工作狀態，負載端電能將反饋回交流電網。因此，採用這種方法，當逆變端產生短路電流時，使α>90°，則原先貯存在Ld中的能量將返回電網，從而抑制故障電流。
套用領域 並聯逆變電路的典型套用是構成靜止式中頻加熱電源。它的技術經濟指標均比旋轉式中頻機組優越，因而得到廣泛套用。它的最高單台容量為2MW,多台並聯達10MW。中國產並聯逆變電路能輸出頻率從1kHz至10kHz不同規格的交流電能,單機最高容量為500kW,多台並聯最高容量為2000kW，工業上被廣泛套用於感應加熱領域，對金屬進行熔煉或對工件進行透熱和淬火。在60年代以前，傳統感應加熱電源是旋轉式中頻機組。60年代末期，出現了由晶閘管組成的靜止式中頻加熱電源。由於後者具有易於生產、控制方便、低噪聲、無需基建投資、高效率、節約銅材等優點，正逐步取代了旋轉式中頻機組。截至1985年，中國已有近5000台靜止式中頻加熱電源投入運行，分別套用於機械、冶金、交通、造船、軍工、輕工等行業。
②抑制故障電流。當逆變電路產生故障時，如果T1、T4同時導通,則直流電源將沿電感Ld短路,如不加以控制，將流過很大的短路電流。由相控整流電路分析可知，在圖1所示電路的情況下,如果α>90°, 整流電路將轉入逆變工作狀態，負載端電能將反饋回交流電網。因此，採用這種方法，當逆變端產生短路電流時，使α>90°，則原先貯存在Ld中的能量將返回電網，從而抑制故障電流。
套用領域 並聯逆變電路的典型套用是構成靜止式中頻加熱電源。它的技術經濟指標均比旋轉式中頻機組優越，因而得到廣泛套用。它的最高單台容量為2MW,多台並聯達10MW。中國產並聯逆變電路能輸出頻率從1kHz至10kHz不同規格的交流電能,單機最高容量為500kW,多台並聯最高容量為2000kW，工業上被廣泛套用於感應加熱領域，對金屬進行熔煉或對工件進行透熱和淬火。在60年代以前，傳統感應加熱電源是旋轉式中頻機組。60年代末期，出現了由晶閘管組成的靜止式中頻加熱電源。由於後者具有易於生產、控制方便、低噪聲、無需基建投資、高效率、節約銅材等優點，正逐步取代了旋轉式中頻機組。截至1985年，中國已有近5000台靜止式中頻加熱電源投入運行，分別套用於機械、冶金、交通、造船、軍工、輕工等行業。
