高频感应加热电源为什么都用串联谐振逆变器

IGBT高频感应加热逆变电源原理（一）摘要本文以IGBT高频感应加热电源为研究对象，首先介绍了课题的背景，国内外高频感应加热电源的发展现状及选题意义，同时对电力电子器件的发展也做了简要的介绍，并简述了本课题所做工作的主要内容。

本文从感应加热的基本原理出发，对感应加热电源中的电流型逆变器和电压型逆变器作了比较分析，对感应加热电源常用的两种拓扑结构进行了分析，重点介绍了关于串联型感应加热的特点，由于其具有结构简单、加热效率高、设备体积小等优点，得出串联型逆变器拓扑更适合高频感应加热电源的结论，因此成为本课题的选定方案，也是整机制做的理论基础。

并分析了感应加热电源的各种调功方式，对谐振槽路基本理论进行了详细的分析。

整机制做首先要选择合适的器件，在本文对主要器件的参数、结构特性、驱动要求等进行了详细的说明。

在选择合适器件的基础上，设计出了整机的结构，其中包括整流环节、逆变环节、驱动技术、保护措施等。

在现场进行了大量的试验，选定电源的控制与保护等重要环节的实现方案，并对试验波形进行了测试和分析，通过现场的应用来验证了以上理论的正确性。

论文最后，对本课题所做的工作作了一个简单的总结。

第1章绪论§1.1 选题意义由于电磁感应加热具有加热效率高、升温快、可控性好，且易于实现机械化、自动化等优点，感应加热变频电源装置已越来越广泛的应用于熔炼、透热、淬火、弯管、焊接、加热等工业领域，已取得了明显的经济效益和社会效益。

感应加热变频电源装置的发展方向是沿着大容量、高频率、高效率、智能化，并以提高可靠性、拓宽用途为目标。

80年代出现的绝缘栅双极晶体管（IGBT）因具有开关频率高、驱动功率小、通态压降小、电流密度大等优点而得到越来越广泛的应用[1]。

在此之前，晶闸管中频电源和电子管式高频电源装置是应用于感应加热的主要产品，但它们都有体积庞大，价格昂贵，能耗大，效率偏低的共同缺点。

国外市场早在九十年代初就已出现IGBT感应加热变频电源。

串联谐振逆变电源研究串联谐振感应加热电源在中小功率场合的应用极其广泛.串联谐振电源调功有直流调功和逆变调功两种方式.逆变侧调功方式有:脉冲频率调制,移相调功,脉冲密度调制.脉冲频率调制方式和移相调功方式.功率变化时负载的功率因素和开关频率都会发生改变.在功率很小的情况下,负载功率因数低,电源效率低.为了提高效率,有学者提出了脉冲密度调制方式,即通过调节向负载输出能量的时间比.使负载在一定的时间内自由震荡,达到调节逆变器输出功率的目的.功率变化时,感应加热电源的输出功率的目的,功率变化时,感应加热电源的输出功率因数不发生改变,始终接近1.开关损耗小、电源效率高。

但是这种调功方式电路实现复杂。

针对这个缺点，本文提出了时间分割法调制功率调节方式。

时间分割法调制可以确保逆变器电源工作在定频和定压状态。

而且实现简单、使用简单的模拟电路就可以实现。

为了实现频率自动跟踪。

本文给出了一种快速、准确、简单的频率跟踪电路。

电路结构及工作原理图1 所示为串联谐振逆变电源主电路示意图。

时间分割法调制方式是通过控制向负载输送能量的时间来控制功率。

简言之即在时间周期T 内, 电源向负载输送能量的时间为t 在时间t ～T 内不向负载输送能量, 通过改变时间t 来调节功率输出。

输出功率P =tPo/ T , Po 为电源输出额定功率。

T 的大小根据实际负载情况而定。

时间分割法调制方式控制串联谐振逆变电源开关工作模型见图2 。

控制电路图3 所示为时间分割法功率调制方式串联谐振电源控制电路图。

Pref 为给定功率, 直流侧电压Ud 和直流输入电流I d的乘积为功率反馈, PI 调节器的输出与锯齿波进行比较从而控制周期T 内芯片8 脚高电平的时间t 。

频率自动跟踪电路实际应用中串联谐振电源多工作在高端失谐状态,输出电流的相位滞后于电压相位。

开关管零压开通,开关管的关断电流取决于电压超前电流的相角θ, θ大关断电流大, θ小关断电流小。

1.引言串联型固态感应加热电源凭借起动容易、易高频化的优点在高频感应加热领域得到广泛应用。

为保证逆变器安全工作和提高工作效率，串联型逆变器一般工作在感性准谐振状态。

串联谐振逆变器采用传统的锁相环控制，虽然可以实现逆变器的感性工作状态，但负载功率因数角会随着负载大小发生变化，无法实现精确的定角控制。

所谓定角控制是指逆变器运行过程中保持功率因数角恒定，且不受负载参数变化影响，从而确保逆变电源安全、稳定、高效地工作。

本文从定角控制角度对串联型逆变器控制方法进行了研究，提出了一种按负载电流扰动大小实现相位补偿的复合控制方法。

2.锁相环控制方法2.1 锁相环控制方法分析逆变器传统控制方法一般采用锁相环(PLL)电路。

它主要由鉴相器(PD)、压控振荡器(VCO)和外接低通滤波器(LPF)组成。

锁相环是一个相位误差控制系统，它通过比较输入信号(控制信号)和压控振荡器输出信号(被控制信号)之间的相位差来调节其输出频率，从而达到锁相环路输入输出信号同频的目的。

如果鉴相器和滤波参数选择适当，锁相环还可以实现无相差锁频。

串联型逆变器传统控制采用锁相环的目的是利用锁相环频率自动跟踪功能实现对负载电压、电流的频率和相位关系的控制，使逆变器工作在感性准谐振状态。

传统控制系统框图如图1。

串联型逆变器传统控制电路的输入信号一般取代表负载谐振频率、相位的负载电流信号IH。

压控振荡器的输出信号Vf 经过死区形成电路和隔离驱动电路后，通过控制功率开关器件的开通与关断来控制负载电压的频率与相位，使负载电压的频率和相位跟随负载电流的频率和相位变化。

由于电流采样、隔离驱动、逆变功率开关器件的开通与关断都需要时间，导致锁相环输入输出信号的相位关系并不代表负载电压电流的相位关系，需加入相位补偿环节，分析如图2 所示IH为主电路中负载电流波形，IH1为由电流互感器取出的负载电流信号，由于电流互感器原边与副边信号间存在延时△t1，则IH1滞后IH的时间为△t1。

MOSFET高频逆变器的作用-感应加热
作者：admin 发布于：2013-04-18 14:08 文字：【大】【中】【小】
用于感应加热的高频逆变器,主要有电压型串联谐振和电流型并联谐振逆变器，具有自关断能力的功率晶体管MOSFET的中，小功率逆变器，多采用电压型串联谐振逆变器，大功率则多采用电流型并联谐振逆变器，由于功率晶体管在功率，控制性能和可靠性设计方面取得的进步，使的高频感应加热电源的额定输出功率达到600KW，频度达到400KHZ，逆变器效率在85%—90%，整机效率达到74%—77%。

(1)电压型串联谐振逆变器，振荡功率为30KW，工作频率为50-150KHz的高频感应加热设备，为提高输出功率，各桥臂采用两管并联，为了解决管子之间的均流问题
1).VM1—VM4是由MOSFET组成的管组，每组应尽量选用特性一致、特别是通态电阻一样的器件并联。

2).MOSFET管子分别串接栅极电阻。

3).驱动信号功率应足够大。

4).桥臂的布局与安装要使其散热条件相同，以保证工作温度尽量相同等，与MOSFET器件D-S极间反并联的二极管，是器件内部的快恢复二极管，它有与MOSFET开关速度相匹配的恢复时间，其耐压与允许电流也相一致，作用是为外部的无功电流提供通路，与之相并联的电阻和电容是吸收回路
负载回路L、R、C是串联谐振电路，在谐振状态下，电容器C两端电压和淬火变压器初级线圈两端电压是Uab(矩形波)的基波电压U1的Q倍，Q称为串联谐振电路的器质因数。

电力高压试验中串联谐振装置的作用随着电力系统的不断发展和进步，电力设备的高压试验成为了重要的环节之一。

为了保障设备的安全运行和质量，进行高压试验是必不可少的环节。

而在高压试验过程中，串联谐振装置的作用尤为重要。

本文将就串联谐振装置在电力高压试验中的作用进行探讨。

一、串联谐振装置的概念和原理1.1 串联谐振装置的概念串联谐振装置是用来为电力高压试验提供谐振电压的装置。

它主要由电抗器、电容器和其它辅助设备组成。

串联谐振装置能够通过合理地串联电感和电容，使得装置在一定频率下能够达到谐振状态，从而提供谐振电压。

二、串联谐振装置在电力高压试验中的作用2.1 提供稳定的高压电源在电力高压试验中，被测设备需要得到稳定的高压电源以进行测试。

串联谐振装置能够提供稳定的高频高压电源，确保被测设备能够在正常工作状态下进行高压试验。

串联谐振装置能够根据被测设备的电压需求进行调节和控制，确保被测设备能够得到合适的电源。

2.3 谐振频率的选择在电力高压试验中，选择适合的谐振频率对于整个测试过程至关重要。

串联谐振装置能够通过调节电容和电感来调整谐振频率，确保谐振频率与被测设备所需的频率匹配。

谐振频率的选择也可以影响高压试验的效果和安全性，因此串联谐振装置在这一点上能够发挥重要作用。

2.4 提高高压试验效率通过合理地选择谐振频率和控制串联谐振装置的工作状态，能够提高高压试验的效率。

串联谐振装置能够有效地提供稳定的高压电源，使得被测设备能够在较短的时间内完成测试，并且能够得到准确的测试结果。

这对于提高测试效率和降低测试成本有着重要的意义。

三、串联谐振装置的发展和应用近年来，随着电力系统的不断发展和进步，串联谐振装置在高压试验中的应用越来越广泛。

目前，已经出现了多种类型的串联谐振装置，能够满足不同电力设备的高压试验需求。

超高频谐振感应加热电源设计之原理简析
就目前国内的感应加热电源研发情况来看，大部分的高频感应加热电源设备都已经采用了桥式串联谐振电路结构，能够有效的减少导通和关断损耗。

在今明两天的方案分享中，我们将会为大家分享一种利用超高频谐振式变换器而设计的感应加热电源方案，这一方案具有2MHz/1kW的超高频特点。

今天我们将会重点对这一方案的设计原理进行介绍。

 E类双管谐振式逆变器工作原理
 在本文所设计的超高频谐振感应加热电源方案中，全桥式谐振变换器由4只功率开关管组成，半桥式谐振变换器也要用两只功率开关管，而E类
DC/AC变换器则是单管工作。

它的最大特点是选取适当的负载谐振网络参数，使开关管处于最佳工作状态，即当开关管导通或断开时，只有当器件的电压或电流降为零后，才能导通或断开，这样就避免了开关器件内同时产生大的电压或电流，减小了开关转换时的器件功耗。

为了提高逆变器的功率，减小单管容量，E类DC/AC变换器可采用两管并联交替工作。

 在本方案中，我们所选用的E类双管DC/AC谐振式变换器的电路拓扑，如下图图1所示。

从图中可以看到，在这一电路系统中，开关器件VQ1、VQ2采用MOSFET功率场效应管，L0为高频变压器和感应器折算后的等效电感，C0为谐振电容，L0和C0构成的谐振回路产生的高频电压经变压器输出供给感应器。

C1为外加电容，其作用是VQ1、VQ2工作在理想的状态。

 
 图1 E类双管交替工作DC/AC谐振式变换器电路拓扑
 下图图2是我们所采用的这种新型E类双管交替工作式DC/AC谐振式变。

串联谐振和并联谐振的用途首先来看串联谐振。

串联谐振是指电路中电感、电容和电阻连接成串联电路时，在特定频率下电压最大、电流最小的现象。

串联谐振的应用十分广泛，主要集中在以下几个方面：1.无线通信：在无线通信中，由于传输信号的频率往往会发生变化，需要根据信号频率选择相应的天线来进行接收或发送。

而串联谐振电路可以通过调节电感和电容的数值来实现特定频率的选择性放大或滤波，从而提高无线通信的接收信号质量和传输效率。

2.电子滤波器：串联谐振电路常常被用作电子滤波器的核心部件。

通过调节电感和电容的数值，可以实现对不同频率信号的选择性放大或削弱，从而实现对特定频率信号的滤波作用。

例如，在音频放大器中，串联谐振电路被用来滤除杂音，提高放大器的音质。

3.光学器件：串联谐振电路在光学器件中也有广泛的应用。

例如，振荡镜片和滤光片常常通过串联谐振电路的调节实现对特定波长的透射和反射，从而实现光学设备的功率分配和滤波控制。

接下来是并联谐振。

并联谐振是指电路中电感、电容和电阻连接成并联电路时，在特定频率下电流最大、电压最小的现象。

并联谐振的应用如下：1.电源滤波：在电源中，由于交流电的存在，会引入噪声干扰，如纹波。

而并联谐振电路可以作为电源或电路的滤波器，通过调节电感和电容的数值，滤掉输入电源中特定频率的噪声，从而提高电源的纹波系数，保证电路的正常工作。

2.瞬态抑制：在电路中，会由于外来电压的干扰导致瞬态过电压的出现，例如雷击、电源开关等。

而并联谐振电路可以通过调节电感和电容的数值，将瞬态过电压导向谐振电路，从而减少对电路的影响，保护电子设备的正常运行。

3.感应加热：并联谐振电路中的电感可以将电能转化为磁能，利用磁能引起电流在电感中流动，而电流通过电感时会产生热量。

因此，并联谐振电路可以应用于感应加热设备，如感应炉、感应焊机等领域。

总而言之，串联谐振和并联谐振是电路中常用的谐振现象，它们在电子技术、通信技术、声学技术等领域都有广泛的应用。

电力高压试验中串联谐振装置的作用
电力高压试验中串联谐振装置是测试仪器中的重要部分，主要用于提供高电压和高电流的波形。

该装置与电容电感并联组成谐振回路，可以在特定频率下形成共振，从而使得谐振回路变为高阻抗。

在高电压试验中，该装置的作用非常重要，以下是详细介绍。

一、提高能量利用率
谐振回路可以使得输送高电压时损耗降低，并提高高压输电波形的利用率。

在高压电力传输系统中，电力输送时存在电容损耗，即因高电压而发生的能量损失。

在使用串联谐振装置时，可以将其与电容并联，通过谐振回路的阻抗变化，使电容损耗降低至最小。

二、增强系统稳定性
串联谐振装置在高压输电系统中还可以增强其稳定性。

高压系统中，电网电压和负载电流受到很多因素的影响，这些因素会导致电网电压和负载电流的变化。

此时使用串联谐振装置可以使得电网电压和负载电流的高频噪声得到有效抑制，从而使得系统更加稳定。

三、滤波作用
串联谐振装置还具有滤波作用。

在高压电力传输过程中，存在噪声和杂波，这些噪声和杂波会影响到传输过程中的数据传输和信号质量。

使用串联谐振装置可以使得噪声和杂波被有效滤除，从而保证数据的传输和信号的质量。

四、防止过电压和过电流
在高压电力传输系统中，过电压和过电流是常见的问题，这些问题会对电力系统的性能以及设备的寿命产生极大的影响，同时还会对人员造成危害。

使用串联谐振装置可以在一定程度上防止过电压和过电流的发生，保证系统的安全性和稳定性。

总结：。

电力高压试验中串联谐振装置的作用
串联谐振装置是电力高压试验中的重要设备，主要用于实现电力变压器、电缆和电力设备的高压测试。

其作用如下：
1. 调节和稳定输出电压：串联谐振装置可以通过调节谐振电抗器的电感和电容值，实现对输出电压的调节和稳定。

在高压测试过程中，变压器的输出电压需要被精确控制在一定范围内，以保证测试的准确性和安全性。

2. 提供谐振特性：串联谐振装置通过构成与被测试设备的参数匹配的谐振回路，使得高压电源输出的电流达到最大值，从而提高测试的效率。

谐振回路充分利用了电容和电感元件的能量存储和交换特性，使得测试电流减小，从而减少测试过程中对高压电源和被测试设备的工作负载。

3. 保护被测试设备：串联谐振装置在高压测试中起到了保护被测试设备的作用。

传统的高压源输出电压波形是间歇性的高频脉冲，容易对被测试设备造成损坏。

而串联谐振装置可以通过谐振特性将高压电源输出的电压波形变为连续的正弦波，避免了高频脉冲对被测试设备的损伤。

4. 吸收测试过程中产生的回电能量：在高压测试中，被测试设备和谐振电抗器构成了一个共振回路，使得回路中产生的能量可以在回路内流动，从而减少测试过程中的能量损耗和电力浪费。

这种能量的回收和重复利用，可以提高测试的经济效益。

串联谐振装置在电力高压试验中发挥着重要的作用，通过调节输出电压、提供谐振特性、保护被测试设备、吸收回电能量和提供试验环境等方面，实现了对高压试验的有效控制和保障。

它在电力设备生产和运行中的应用，对于确保设备安全性、稳定性和可靠性具有重要意义。

串联谐振电源使用说明_智能串联谐振电源优势串联谐振电源的知识大家了解多少呢？智能串联谐振电源优势是什么？小编今天搜寻了各大贴吧，网站以及微博，为大家整理了一些信息，好了，废话少说，下面来看看小编为大家请到了潍坊康达电炉有限公司的技术人员，为大家讲解一下串联谐振电源使用说明的相关资讯吧～#详情查看#【串联谐振电源：优势特点】#详情查看#【串联谐振电源：使用须知】按照中频电源负载电路补偿电容的连接方式不同，中频电源可以分为串联谐振式和并联谐振式两种。

目前，国内中频感应电源多为并联谐振式。

与串联谐振电源相比，并联谐振式中频感应电源其感应圈电流较大，因此损耗较大；从进线功率因数来看，串联逆变电源可通过调节逆变角来调节功率输出，因此在整个工作过程中，整流电路可实现全角（导通角）输出，整流进线功率因数高，而并联谐振电源通过调节整流触发角调节功率输出，在全功率输出时，功率因数较高，当需要降低功率或保温时，功率因数较低。

虽然串联谐振电源起步较晚，但因其功率因数高，易启动，全工况条件下能基本保持恒功率输出，并且保护可靠，所以加大对串联谐振电源的研发很有必要，也是今后中频电源的发展趋势之一[串联谐振电源_使用说明]1、把整流器安放好，并保持其稳定，为保证整流器通风良好，其前后左右0.5m以内不要有任何物体。

另外，避免整流器在充满粉尘和腐蚀性气体的环境中工作，并远离产热源，和潮湿地带，相对湿度5~70，环境温度-25℃~40℃，以延长机器寿命。

2、检查一下机器外壳有无松动，端口有无在运输过程中损坏，确认三相空气开关处于断开位置。

3、找出电源输入线，分别接好引线，合上空气开关，注意风扇的风向是否由下进上出(或左进右出)，如果不是请互换三相电中的其中两相即可。

并可试看电源空载电压是否能到额定值。

4、断开空气开关，接好负载连线（多路的可接上多路负载），负载线一定要按标好的正负性连接。

5、如带水泵连锁信号、带水泵回路、带液位控制、带时控/累时器/温控等都应在相应的标号接线排上接电源线，此时电源才能正常工作。

IGBT高频感应加热逆变电源原理（五）第五章高频感应加热电源的整机设计§5.1 主电路原理框图主电路原理图如图5-1所示：采用不可控三相二极管全桥整流，电解电容器滤波，IGBT单相全桥逆变，输出采用变压器隔离及阻抗变换后输出到感应器对工件进行加热处理。

§5.2 整流主电路的设计本电源采用三相桥式不可控整流电路，电路结构简单，成本低，并可大大减小直流电压的纹波。

Ud＝2.34U2=2.34*220=514.8V。

§5.3 逆变电路的设计§5.3.1 逆变器控制的原理串联谐振型逆变器也称电压谐振型逆变器，其结构如图5-1所示。

串联谐振型逆变器的输出电压为近似方波。

由于电路工作于谐振频率附近，此时振荡电路对于基波具有最小阻抗，所以负载电流接近于正弦波；同时为避免逆变器上、下桥臂间的直通，换流必须遵循先关断后开通的原则，在关断与开通间必须留有足够的死区时间[22]。

图5-2和图5-3分别示出感性负载和容性负载的输出波形。

当串联谐振型逆变器在低端失谐状态时(容性负载)，它的工作波形见图5-3，由图可见，工作于容性负载状态时，输出电流的相位超前于电压相位，因此在负载电压仍为正电压时，电流先过零，上、下桥臂间的换流则从上(下)桥臂的二极管换至下(上)桥臂的IGBT，由于逆变管寄生的反并联二极管具有较慢的反向恢复特性，使得在换流时会产生较大的反向恢复电流，而使器件产生较大的开关损耗，而且在二极管反向恢复电流迅速下降至零时，会在与逆变管串联的寄生电感中产生很大的感应电势，而使逆变管受到很高电压尖峰的冲击。

当串联谐振型逆变器在高端失谐状态时(感性负载)，它的工作波形见图5-2。

由图可见，工作于感性负载状态时，输出电流的相位滞后于电压相位，其换流过程是这样进行的，当上(下)桥臂的逆变管关断后，负载电流换至下(上)桥臂的反并联二极管中，在滞后一个死区时间后，下(上)桥臂的逆变管加上开通脉冲等待电流自然过零后从二极管换至同桥臂的逆变管。

谐振型逆变器原理分析【摘要】本文以固态高频感应加热电源中的谐振型逆变器为主要研究对象，分析了经典H桥型串联谐振逆变电路和并联逆变电路的结构特点及工作状态。

【关键词】功率MOSFET；串联谐振；并联谐振所谓“逆变”是相对整流而言的，把直流电能转变为所需频率的交流电能，就是逆变。

逆变器的电路型式繁多，分类方法不一。

如按照输出相数，可分为单相、三相和多相；按电路结构，可分为全桥、半桥和非桥式等。

下面将具体介绍串联谐振式电压型逆变器和并联谐振式电流型逆变器的拓扑结构、工作原理、谐振槽路等特征。

１．串联谐振式电压型逆变器结构1.1串联谐振式电压型逆变器的拓扑串联谐振式电压型逆变器的基本电路如图1－1所示，以负载线圈（L和R）和功率因数补偿电容器C串联后作为逆变桥的负载，这种利用负载电路串联谐振的原理工作的逆变器，称为串联谐振式电压型逆变器。

此种逆变器负载电流波形为近似正弦波。

1.2串联谐振式电压型逆变器的工作原理串联谐振逆变器的负载为串联谐振负载，通常需电压源供电。

交替开通和关断逆变器上的全控器件就可以在逆变器的输出端获得交变的方波电压，其电压幅值取决于逆变器的输入端电压值，频率取决于器件的开关频率。

逆变桥包括由4个功率MOSFET和与其反并联的快速二极管组成的四个桥臂,其工作时,轮流触发V1,3和V2,4,使负载得到高频电流。

1.3串联谐振式电压型逆变器的谐振槽路分析串联逆变器的负载电路即为串联谐振电路，它由电容器C、电感L和电阻R 串联组成。

谐振时，串联电路各参数关系如下：谐振频率f=谐振时等效阻抗R=Z=R串联电路电流I=I=电感L上电压U=jωLI=jωL=jQU电容器C上电压U=×=-jQU特征阻抗X=X=X=ωL=L=或X=QR负载有效功率P=I R=电容器的无功功率Q=IU=Q=QP＜br>电感的无功功率Q=IU=QP＜br>1.4串联谐振式电压型逆变器的特征串联谐振式电压型逆变器具有如下特征：①容易投入负载电力。

串联谐振感应加热电源原理感应加热技术由于其诸多优点，正在被越来越广泛地应用于现代化工业生产中，促进了生产力的巨大提升，因此国际社会都在越来越关注感应加热技术的发展，并且投入了大量的技术研究力量。

感应加热（如电磁炉），是利用高频电流在线圈作用下产生的高频磁场，当金属材料处于这种高频磁场时会产生涡流。

涡流与金属内的电阻相作用而产生热。

这就是感应加热的原量。

涡流存在于交变磁场中的金属材料这中。

你可以把金属材料想像成无数闭合的导体。

闭合导体在磁通量变化时会产生感应电流，这是物理常识。

感应加热电源具有污染小、效率高、加热快速、控制方便、生产安全等多方面的优点，在黑色金属热处理领域中被广泛应用。

基于感应加热电源的以上优点，感应加热热处理工艺正在被引入到有色金属热处理工业生产中去，但是又由于有色金属通常磁导率低不易被感应加热，所以在电源的设计方面又会出现一些问题。

感应加热基本原理感应加热原理是以焦耳定律和法拉第电磁感应定律为基础的。

放置于时变磁场中的导体，在法拉第电磁感应定律作用下，导体内将产生感应电动势，导体自由电子开始做定向运动产生感应电流，具有电阻性的导体通过感应电流后会产生热能而使其自身发热，根据焦耳定律可得：W 为导体产生热量，单位焦耳（J）；I 为导体流过有效电流强度，单位安培（A）；R 为导体电阻值，单位欧姆（Ω）；t 为电流流过导体时长，单位秒（s）。

根据法拉第电磁感应定律描述，当导体回路所包含截面区域内的磁通量发生变化，就会在导体闭合回路中产生感应电动势，进而产生感应电流，感应电动势可用公式表示为e 为导体闭合回路产生的感应电动势，单位伏特（V）；N 为导体绕组匝数，无单位量纲；∮为导体闭合回路截面的磁通量，单位为韦伯（Wb）；t 为时间，单位秒（s）。

当感应加热电源设备的感应线圈中通过交变电流1i 时，在线圈内会产生交变磁场。

而导体工件处于交变磁场中，可将工件看作为单匝线圈，根据法拉第电磁感应定律，在导体工件上会产生一个交变感应电动势，进而产生感应电流2i 。

为什么要采用串联谐振?有什么优势和特点
串联谐振是一种组合型、多用途的电气交流耐压试验装置，它相对于传统的油浸式试验变压器、干式变压器具有哪些优势？其作用范围有哪些表现形式？下面我们来了解一下。

串联谐振的作用
发展历程
交流耐压试验装置也可以称为变频串联谐振试验装置，是采用RLC谐振电路，实现大容量、高电压电气设备的交流试验，在此之前，受电压和容量的影响，国内对于电力电缆的交流试验是一片空白，而是采用直流高压发生器测量直流泄露电流衡量整体运行水平，随着电缆的故障率越来越高，并且研究发现直流的记忆效应对构成很大程度的威胁，不仅不能真实模拟运行工况，反而加速电缆的绝缘老化，既要满足电压要求，又要不是直流，那么，升级版的直流高压发生器就出现了，它就是超低频高压发生器，采用0.01Hz，0.1Hz的超低频率面对市场的考验，好景不长，1996年，第一台串联谐振装置诞生，充分的验证的其优越性、真实性，并于2012年修订规程，电力电缆的交流耐压采用串联谐振试验装置。

作用
串联谐振的作用与油浸式试验变压器、干式变压器的作用是一样，采用加压法检查其绝缘强度是否符合规定和要求，不同在于，串联谐振频率和容量可以控制和改变，相比，适用性更强。

串联谐振优势
串联谐振的优势主要体现在体积小，操作灵活，兼顾性强，采用自适应电源，
30~310Hz的频选范围，可对长达10km及以上大容量的电力电缆进行试验，也可对10kv~220kv高电压电气设备的工频试验，相比油浸式（干式）试验变压器不仅体积小，移动方便，更重要的是配置可自行调节！。

谐振逆变器概述
对于感应加热电源来说，最主要的环节是逆变环节。

也就是将直流电变化为高频的交流电。

多数情况下，逆变是靠谐振逆变的方法来实现，可以将直流电变换成几百K甚至几M 的高频交流电。

谐振逆变器分为串联谐振和并联谐振两种。

图1为并联逆变器的一种电路结构，也是一种常见的全桥逆变器，由图可知并联谐振逆变器属于电流源逆变器，由于工作频率接近于并联谐振负载电路的谐振点，其负载电压接近正弦波，而逆变器输出电流为一近似方波。

图1
在这种方案中，为了提供可靠的换流，在换流期间负载回路必须提供一定的电压，以保证被关断管所在臂的电流能迅速转移到正在开通的桥臂中去。

但是换流结束，这一电压的存在将使被关断管承受反压，所以在采用并联逆变方案的时候要在开关管中串联一个二极管来承受反压。

这种方案在大功率场合比较少用。

图2为一种串联谐振逆变器，也为全桥结构。

串联谐振逆变器属于电压源逆变器，逆变器输出电压为近似方波，由于其工作频率接近负载电路的谐振工作点，其输出电流为近似正弦波。

为了避免逆变器上下桥臂的共通，换流必须遵循先关断后开通的原则，在关断与开通脉冲之间应该保留一定的死区。

这种结构在感应加热电源中有者最广泛的应用。

图2
上述两种逆变器当然还有其它拓扑，比如半桥结构的并联谐振逆变器和串联谐振逆变器。

然而在实际应用中，需要插入变压器等，其电路会有很多变换，但总的来说其等效电路
都可等效为图1和图2。

参考文献：串联逆变式高频感应加热，吴兆麟，电力电子技术94.1。

电力高压试验中串联谐振装置的作用电力高压试验中，串联谐振装置起着非常重要的作用。

串联谐振装置主要用于改变电路的谐振频率，以便满足试验需求。

谐振是指电路中电感和电容元件之间的电能转换最大化的现象，能够在电路中形成共振现象，使得电路中的电流和电压得到最大化的增强。

1. 谐振频率调节：在电力高压试验中，电源系统的频率与串联谐振电容的谐振频率需要调节一致，以便获得最佳的试验效果。

谐振装置通过调节电容的值，能够改变电路的谐振频率，使其与电源系统的频率一致。

这样可以实现电流的最大化，从而使得试验过程更加稳定和准确。

2. 电压调节：串联谐振装置中的电容元件能够调节电路中的电压，使其达到试验要求。

在电力高压试验中，通常需要对电路中的电压进行调节，以确保试验对象能够在安全的电压范围内工作。

谐振装置能够根据试验需求调节电容的值，以实现所需的电压调节效果。

3. 电路保护：在电力高压试验中，电路的保护至关重要。

谐振装置能够在电路中起到保护作用，避免试验中发生过电流或过电压的情况。

谐振装置中的电流限制器和保护器能够监测电流和电压的变化情况，并在必要时切断电路。

这样可以保护试验对象和设备的安全，避免损坏和事故的发生。

4. 能量传输：在电力高压试验中，能量的传输是非常重要的。

谐振装置能够有效地传输能量，使试验对象得到所需的电能供应。

谐振装置中的电感元件和电容元件能够在电路中存储和释放能量，使得电压和电流得到放大和传输。

这样可以提高试验的效果和精度。

串联谐振装置在电力高压试验中起到频率调节、电压调节、电路保护和能量传输等重要作用。

它能够满足试验需求，保证试验的稳定性和准确性，同时保护试验对象和设备的安全。

谐振装置的使用使得电力高压试验变得更加高效和可靠。

IGBT高频感应加热逆变电源原理（三）第3章高频感应加热电源的分类与分析§3.1 串联型逆变器与并联型逆变器的比较分析§3.1.1 两种逆变器的对偶性由自关断器件构成的电压型串联谐振逆变器和电流型并联谐振逆变器的电路拓扑分别如图3-1所示。

从电路原理的角度来看，两种电路是完全对偶的。

这种对偶性主要表现在以下几个方面：A．电压、电流波形的对偶：电压型串联逆变器：入端电压为直流；当工作在负载谐振频率时，入端电流为全波整流波形；输出电压为方波；输出电流为正弦波。

电流型并联逆变器：入端电流为直流；当工作在负载谐振频率时，入端电压为全波整流波形；输出电流为方波；输出电压为正弦波。

B．电路特性的对偶：电压型串联逆变器：负载阻抗频率特性为串联谐振特性，因此不宜空载；短路及直通保护困难；逆变器及负载开路保护容易。

电流型并联逆变器：负载阻抗频率特性为并联谐振特性，因此可以空载；短路及直通保护容易；逆变器及负载开路保护困难。

C．电路拓扑的对偶：电压型串联逆变器：入端并联电容Cd(等效电压源)；负载为R、L、C串联谐振电路；逆变开关为单向耐压，双向载流。

电流型并联逆变器：入端串联电感Ld(等效电流源)；负载为R、L、C并联谐振电路；逆变开关为双向耐压，单向载流。

从上面比较可以看出，理解和掌握(A)、(C)中的对偶关系有助于分析和比较两种逆变电路的工作原理，而了解(B)中的对偶关系则有助于正确可靠地设计保护电路。

§3.1.2 两种逆变器高频化的难点各种电路结构，都有其个性特征，都具有较其它电路明显的优点，与其它电路相比，也必然有其缺点。

否则，要么它本身就不具备存在的必要性，要么其它电路就会被它取代。

对感应加热电路而言，因为并联型逆变器和串联型逆变器的对偶性，所以各自都有一定的局限性，或者说是实现起来的技术难点。

在高频逆变器的电路选择中，我们要尽量的避免一种电路实现的难点，充分利用它的优点。