串聯(lián)諧振變頻器的分析

？是一家專業(yè)從事串聯(lián)諧振研究與開發(fā)的公司，公司生產(chǎn)的串聯(lián)諧振設(shè)備在業(yè)界一直受到好評(píng)，并努力打造最具權(quán)威的“串聯(lián)諧振”高壓設(shè)備供應(yīng)商并努力工作。一，技術(shù)背景？隨著電力工業(yè)的不斷發(fā)展，諸如變壓器，發(fā)電機(jī)，斷路器，GIS，110kV和220kV交聯(lián)聚乙烯電纜等高壓電力設(shè)備越來越廣泛地被使用。根據(jù)《電氣安裝工程電氣設(shè)備移交測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)》（GB50150-91）和《電力設(shè)備預(yù)防性測(cè)試規(guī)定》（DL / T096-1996）的要求，在此類高等級(jí)設(shè)備的安裝驗(yàn)收和年度維護(hù)期間高壓電力設(shè)備，需要交流耐壓測(cè)試項(xiàng)目。 ？交流耐壓試驗(yàn)電源主要通過以下三種方式產(chǎn)生：（1）變壓器類型：傳統(tǒng)的帶補(bǔ)償電抗器的試驗(yàn)變壓器，工頻。 （2）感應(yīng)式：可調(diào)式感應(yīng)諧振系統(tǒng)，工頻。 （3）調(diào)頻方式：固定電抗器諧振系統(tǒng)，通過變頻器向被測(cè)產(chǎn)品上加一個(gè)可調(diào)頻率的電壓，并改變頻率實(shí)現(xiàn)諧振。諧振耐壓測(cè)試方法是改變測(cè)試系統(tǒng)的電感和測(cè)試頻率，使電路處于諧振狀態(tài)。這樣，消除了測(cè)試電路中測(cè)試樣品上的大部分電容電流和電抗器上的感應(yīng)電流。能量只是環(huán)路中消耗的工作功率，是測(cè)試產(chǎn)品容量的1 / Q（Q是系統(tǒng)的諧振倍數(shù)），因此測(cè)試電源的容量正在減小并且重量很大減少。諧振耐壓測(cè)試系統(tǒng)根據(jù)調(diào)節(jié)方式分為電感式和頻率式兩種。 ？可調(diào)式電感諧振測(cè)試系統(tǒng)可以滿足耐壓要求，但由于重量大，流動(dòng)性差，主要用于實(shí)驗(yàn)室。變頻串聯(lián)諧振耐壓測(cè)試是利用電抗器的電感和被測(cè)物體的電容器來實(shí)現(xiàn)諧振，并在被測(cè)物體上獲得高電壓。它是當(dāng)前高壓測(cè)試的一種新方法和趨勢(shì)。它已在國內(nèi)外廣泛使用。應(yīng)用。 ？變頻串聯(lián)諧振是一種諧振電流濾波電路，可以改善電源波形的失真，獲得更好的正弦電壓波形，并有效防止諧波峰值被測(cè)試產(chǎn)品誤擊穿。可變頻率串聯(lián)諧振在諧振狀態(tài)下工作。當(dāng)測(cè)試對(duì)象的絕緣點(diǎn)損壞時(shí)，電流會(huì)立即失諧，環(huán)路電流會(huì)迅速下降到正常測(cè)試電流的十分之一。當(dāng)發(fā)生飛弧擊穿時(shí)，由于失去諧振條件，除了短路電流立即下降之外，高壓也立即消失，電弧可以被熄滅。重新建立恢復(fù)電壓的過程很長(zhǎng)，并且當(dāng)再次達(dá)到閃絡(luò)電壓時(shí)很容易斷開電源，因此它適用于高壓和大容量電力設(shè)備的絕緣耐壓測(cè)試。二，國內(nèi)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀？目前，家用串聯(lián)諧振變頻電源主要采用以下三種技術(shù)方案：1. PWM控制技術(shù)？在頻率調(diào)制和電壓控制技術(shù)的早期發(fā)展中，經(jīng)常使用PAM方法。因此，變頻電源AC的逆變器輸出電壓波形只能是方波，而改變方波有效值只能通過改變方波幅度即中間的DC電壓幅度來實(shí)現(xiàn)。隨著完全控制的開關(guān)元件IGBT，IGCT，MOSFET等的出現(xiàn)，它們逐漸發(fā)展為PWM方法。由于可以通過調(diào)節(jié)PWM波的占空比來調(diào)節(jié)電壓的幅度，因此一對(duì)逆變器可以同時(shí)完成電壓調(diào)節(jié)和頻率調(diào)節(jié)的任務(wù)。整流器不需要易于控制，裝置結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，控制更方便。基于此技術(shù)，可以在諧振電容器（原型）上獲得THDlt 1％正弦波。方波變頻電源的主電路如下圖所示。 2.基于高速IC和直接數(shù)字頻率合成（DDS）技術(shù)？使用此解決方案，頻率分辨率可以達(dá)到0.01Hz，頻率穩(wěn)定性高，并且容易實(shí)現(xiàn)信號(hào)的全數(shù)字調(diào)制。其控制框圖和實(shí)現(xiàn)原理如下圖所示。 DSP處理器控制正弦波芯片生成標(biāo)準(zhǔn)的正弦波信號(hào)，該信號(hào)可以在30Hz到300Hz之間連續(xù)調(diào)節(jié)頻率（幅度也可以調(diào)節(jié)）。在第一級(jí)功率放大之后，它會(huì)被數(shù)千個(gè)高功率三極管橋接放大。電路被放大，正弦信號(hào)最終達(dá)到所需的設(shè)計(jì)功率，并且輸出電壓可連續(xù)調(diào)節(jié)。此時(shí)，正弦波信號(hào)通過勵(lì)磁變壓器升壓到諧振電路，以獲得所需的高壓。該解決方案的正弦波失真小，并且在輸出電壓中由高頻信號(hào)引起的局部放電干擾也小。但是，由于大功率三極管的溫度特性較差，在高功率輸出時(shí)溫度上升更快，并且三極管的放大倍數(shù)增加將導(dǎo)致輸出電壓漂移，電路將變得復(fù)雜且難以維護(hù)。 3.基于SPWM的控制技術(shù)采用SPWM技術(shù)的新型調(diào)頻諧振測(cè)試電源由大功率開關(guān)器件IGBT電路代替?zhèn)鹘y(tǒng)的模擬信號(hào)源及其功率放大器電路組成，可直接產(chǎn)生大功率標(biāo)準(zhǔn)正弦波。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。它主要由三相PWM整流電路（或不受控制的整流電路），H橋逆變器電路，輸出濾波器，檢測(cè)單元，DSP控制器和人機(jī)界面（鍵盤，LCD）組成。 T是中間勵(lì)磁升壓變壓器，RL是測(cè)試電路的諧振電感的等效內(nèi)阻，C是測(cè)試電路的等效電容，包括被測(cè)電容器和測(cè)試電路的諧振電容器。通過控制三相PWM整流器電路的輸出電容器電壓來調(diào)節(jié)整個(gè)測(cè)試電源的輸出電壓。在C3上的電壓穩(wěn)定在設(shè)定值之后，系統(tǒng)將開始頻率調(diào)整。通過控制逆變器電路的開關(guān)器件IGBT的通斷頻率來實(shí)現(xiàn)，輸出濾波器消除了系統(tǒng)輸出信號(hào)的毛刺，從而獲得了符合要求的正弦波形。方案該方案的輸出波形稍差比傳統(tǒng)的模擬方法在低電壓下，輸出的諧波含量比傳統(tǒng)方法低，但電路更簡(jiǎn)單，更易于維護(hù)，但控制更為復(fù)雜。三，結(jié)論1.串聯(lián)諧振電源采用的可同時(shí)用于局部放電和交流耐壓測(cè)試的技術(shù)方案是傳統(tǒng)仿真方法（階段放大）中最好的。該解決方案可以直接輸出失真較小的正弦波。高頻信號(hào)在輸出電壓中引起的局部放電干擾小于或等于5pc，但電路復(fù)雜，維護(hù)困難且成本高。 2.用于交流耐壓測(cè)試的串聯(lián)諧振變頻器通常使用SPWM方法，其輸出波形更為傳統(tǒng)。較差的是，由于干擾引起的局部放電很大，并且僅適用于交流耐壓測(cè)試（由于現(xiàn)有數(shù)據(jù)的限制，在局部放電測(cè)試中沒有發(fā)現(xiàn)任何應(yīng)用）。技術(shù)解決方案控制較復(fù)雜，但其硬件比傳統(tǒng)方法簡(jiǎn)單，成本低，體積小，重量輕，易于維護(hù)。 3. PWM控制方式可以滿足交流耐壓測(cè)試的要求。其輸出為方波電壓，系統(tǒng)輸出為正弦波。但是，在非諧振狀態(tài)下波形較差，實(shí)現(xiàn)起來比較容易，而且成本低。 ？相關(guān)產(chǎn)品詳細(xì)信息頁：100 /