37.串联谐振逆变器死区对浪涌电压电流的影响

串联并联谐振电流电压关系引言在电路中，谐振是指当电感和电容的参数满足一定条件时，电路中的电流和电压会表现出特殊的行为。

谐振现象在无线通信、音频放大器、天线等许多领域都有广泛应用。

本文将介绍串联和并联谐振电路中电流和电压之间的关系。

串联谐振电路串联谐振电路是由一个电感、一个电容和一个交流源组成的。

当交流源频率等于谐振频率时，串联谐振电路中的电流达到最大值，这个频率称为串联谐振频率。

1. 串联谐振频率设串联谐振电路中的交流源频率为f，电感为L，电容为C。

根据串联谐振条件可得：12πf√LC=Z L=Z C其中，Z L为电感的阻抗，Z C为电容的阻抗。

由于在串联情况下，总阻抗等于各个元件阻抗之和，所以：12πf√LC =√R2+(ωL−1ωC)2其中，R为串联谐振电路的电阻，ω=2πf。

当谐振发生时，串联谐振电路的总阻抗为最小值，即：R=ωL−1ωC解上述方程可得：f r=12π√LC其中，f r为串联谐振频率。

2. 串联谐振电流和电压关系在串联谐振电路中，电感和电容的阻抗是相互抵消的。

当交流源频率等于谐振频率时，电感和电容的阻抗相等且互相抵消，此时电路中只有电阻R存在。

根据欧姆定律可知，在串联谐振频率下，电路中的电流为：I=V R其中，V为交流源的电压。

在串联谐振频率下，电流与交流源的电压成正比。

并联谐振电路并联谐振电路是由一个电感、一个电容和一个交流源组成的。

当交流源频率等于谐振频率时，并联谐振电路中的电压达到最大值，这个频率称为并联谐振频率。

1. 并联谐振频率设并联谐振电路中的交流源频率为f，电感为L，电容为C。

根据并联谐振条件可得：12πf√LC =1Z L+1Z C其中，Z L为电感的阻抗，Z C为电容的阻抗。

由于在并联情况下，总导纳等于各个元件导纳之和，所以：12πf√LC =1R+j(ωC−1ωL)其中，R为并联谐振电路的电阻，ω=2πf。

当谐振发生时，并联谐振电路的总导纳为最大值，即：R=ωL−1ωC解上述方程可得：f r=12π√LC其中，f r为并联谐振频率。

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。

谐振的定义：谐振是在由电容器和电感器组成的电路中发生的现象。

当电路的电容性阻抗等于电感性阻抗时，就会发生谐振。

根据电容器，电感器和电阻器的布置，实现谐振的条件在不同类型的电路之间变化。

串联谐振（也叫变频谐振）是指在电容器和电感器串联连接的电路中发生的谐振，而并联谐振是指在电容器和电感器并联连接的电路中发生的谐振。

串联谐振与并联谐振之间的关系是，当元件的排列产生最小阻抗时发生串联谐振，而当元件的排列产生最大阻抗时发生并联谐振。

谐振是在由电容器和电感器组成的电路中发生的现象。

当电路的电容性阻抗等于电感性阻抗时，就会发生谐振。

根据电容器，电感器和电阻器的布置，实现谐振的条件在不同类型的电路之间变化。

串联谐振：1.串联谐振的介绍串联谐振（也叫变频谐振）是指在电容器和电感器串联连接的电路中发生的谐振。

在回路频率时，回路产生谐振，此时试品上的电压是励磁变高压端输出电压的Q倍。

Q为系统品质因素，即电压谐振倍数，一般为几十到一百以上。

先通过调节变频电源的输出频率使回路发生串联谐振，再在回路谐振的条件下调节变频电源输出电压使试品电压达到试验值。

由于回路的谐振，变频电源较小的输出电压就可在试品CX上产生较高的试验电压。

采用变频串联谐振的方法进行耐压试验，用多级叠加的方式，多台电抗器可并联、串联使用，分压器既用来测量试验电压。

2.串联谐振的计算公式串联谐振时电路的阻抗虚部等于0，Z=R+jX，X=0，Z=R所以I=U/Z=U/R。

a、谐振定义：电路中L、C两组件之能量相等，当能量由电路中某一电抗组件释出时，且另一电抗组件必吸收相同之能量，即此两电抗组件间会产生一能量脉动。

b、电路欲产生谐振，应当具备有电感器L及电容器C两组件。

c、谐振时其所对应之频率为谐振频率(resonance)，或称共振频率，以fr表示之。

d、串联谐振电路之条件如下：I2XL=I2XC也就是XL=XC时，为R-L-C串联电路产生谐振之条件。

e、无论是串联还是并联谐振，在谐振发生时，L、C之间都实现了完全的能量交换。

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。

串联谐振逆变器分析串联谐振逆变器如图2一1所示,补偿电感和负载等效参数和串联后作为逆变桥的负载,图中为补偿电感或变压器漏感,、为包含负载在内的负载等效电阻和电容。

串联谐振逆变器通常由电压源供电,电压源由整流器加一个大电容构成。

由于电容值较大,可以近似认为逆变器输入端电压固定不变。

交替开通和关断逆变器上的可控器件就可以在逆变器的输出端得到交变的方波电压,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。

根据负载电压和电流的相位关系,串联逆变器可以工作在三种工作状态感性、容性和串联谐振。

在串联逆变器中,为了避免开关器件因短路电流而损坏,在开关器件换流过程中,上下桥臂的开关管应留有死区时间,防止发生直通。

并联谐振逆变器分析并联谐振逆变器如图2一2所示,补偿电感和负载等效参数和并联作为逆变器的负载,电路中串联的大电感场保证负载电流是恒定的,不受负载阻抗变化的影响。

当负载功率因数不是时,负载的无功电压分量便会加在开关器件上,为了避免开关器件承受反向电压而损坏,必须串联快速二极管。

根据负载电压和电流的相位关系,并联逆变器可能工作在三种工作状态感性、容性和谐振状态。

串并联谐振逆变器比较串联谐振逆变器和并联谐振逆变器的差别源于它们所用的振荡电路的不同,前者使用、、串联,后者是、和并联,由两种逆变器拓扑、电路特性及波形上分析,两种电路具有对偶的性质,相比于并联谐振逆变器,串联谐振逆变器具有以下特点和优点。

串联谐振逆变器的特点直流侧为电压源,或并联大电容,相当于电压源。

直流侧电压基本无脉动。

由于直流电压源的钳位作用,交流侧输出电压为矩形波,并且与负载阻抗角无关而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

对串联谐振负载而言,其输出电流波形为正弦波。

当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率,直流侧电容起缓冲无功能量的作用。

为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道,逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

电压型逆变器与电流型逆变器比较,优点如下电路结构简单,启动容易电压型逆变器可以采用移相控制,通过调节移相角的大小来调节输出电压,就可以达到调节输出功率的目的。

串联谐振逆变器串联谐振逆变器是恒压源供电，为避免逆变器的上、下桥臂晶闸管同时导通，造成电源短路，换流时，必须保证先关断，后开通。

即应有一段时间(t)使所有晶闸管（其它电力电子器件）都处于关断状态。

此时的杂散电感，即从直流端到器件的引线电感上产生的感生电势，可能使器件损坏，因而需要选择合适的器件的浪涌电压吸收电路。

此外，在晶闸管关断期间，为确保负载电流连续，使晶闸管免受换流电容器上高电压的影响，必须在晶闸管两端反并联快速二极管。

为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势，电流必须连续。

也就是说，必须保证逆变器上、下桥臂晶闸管在换流时，是先开通后关断，也即在换流期间(tγ)内所有晶闸管都处于导通状态。

这时，虽然逆变桥臂直通，由于Ld足够大，也不会造成直流电源短路，但换流时间长，会使系统效率降低，因而需缩短tγ，即减小Lk值。

串联谐振逆变器的工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率，即应确保有合适的t时间，否则会因逆变器上、下桥臂直通而导致换流的失败。

并联逆变器的工作频率必须略高于负载电路的固有振荡频率，以确保有合适的反压时间t，否则会导致晶闸管间换流失败；但若高得太多，则在换流时晶闸管承受的反向电压会太高，这是不允许的。

串联谐振逆变器的功率调节方式有二：改变直流电源电压Ud或改变晶闸管的触发频率，即改变负载功率因数cosφ。

并联逆变器的功率调节方式，一般只能是改变直流电源电压Ud。

改变cosφ虽然也能使逆变输出电压升高和功率增大，但所允许调节范围小。

串联谐振逆变器在换流时，晶闸管是自然关断的，关断前其电流已逐渐减小到零，因而关断时间短，损耗小。

在换流时，关断的晶闸管受反压的时间(t+tγ)较长。

逆变器的输入电压恒定，输出电压为矩形波，输出电流近似正弦波，换流是在晶闸管上电流过零以后进行，因而电流总是超前电压一φ角。

从负载谐振方式划分，可以为并联逆变器和串联谐振逆变器两大类型，下面列出串联谐振逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较：串联谐振逆变器和并联逆变器的差别，源于它们所用的振荡电路不同，前者是用L、R和C串联，后者是L、R和C并联。

变流技术试题1．三相全波可控整流电路的变压器次级中心抽头，将次级电压分为( )两部分。

A 、大小相等，相位相反B 、大小相等，相位相同C 、大小不等，相位相反D 、大小不等，相位相同2．如果( )个整流元件全采用晶闸管，就成了三相桥式全控整流电路。

A 、六B 、五C 、四D 、三3．三相全控桥工作时，必须共阴极组、共阳极组各有一个元件成对导通，以构成通路。

每个元件( )换相一次。

A 、导通120°，每隔60°B 、导通120°，每隔120°C 、导通60°，每隔60°D 、导通60°，每隔120°4．三相桥式电路平均逆变电压U d ＝( )。

A 、βcos 34.22UB 、βcos 34.22U -C 、βcos 17.12UD 、βcos 17.12U -5．若将半波可控整流电路中的晶闸管反接，则该电路将( )。

A 、短路B 、和原电路一样正常工作C 、开路D 、仍然整流，但输出电压极性相反6．三相半波可控整流电路其最大移相范围为( )，每个晶闸管最大导通角为120°。

A 、60°B 、90°C 、120°D 、150°7．( )六路双脉冲形成器是三相全控桥式触发电路中的必备组件。

A 、KC41CB 、KC42C 、KC04D 、KC398．集成化六脉冲触发组件每相同步电压经RCT 型网络滤波，约移相( )。

A 、30°B 、45°C 、60°D 、90°9．集成化六脉冲触发组件同步电压输入后，在KC04电路端子4形成( )Hz 的锯齿波。

A 、400B 、200C 、100D 、5010．KC04电路中V1～V4组成( )环节。

A 、同步检测B 、脉冲形式C 、脉冲放大D 、脉冲移相11．KC41的输出端10～15是按后相给前相补脉冲的规律，经V1～V6放大，可输出驱动电流为( )的双窄脉冲列A 、100～300μAB 、300～800μAC 、100～300mAD 、300～800mA12．KC41C 的内部的l ～6端输入( )块KC04来的6个脉冲。

浪涌电压及危害
鲁正刚
【期刊名称】《临沧科技》
【年(卷),期】2004(000)002
【摘要】浪涌电压又叫过电压或突波，它是指那种发生在瞬间、超出正常工作电波，并会对用电设备造成损坏的电压。

产生浪涌电压的原因有很多种，下面这些情况会产生电压：1、雷击；2、电磁感应和静电感应；3、输电线路短路及相线错乱：4、闭合和断开系统开关等(详见附表)。

【总页数】2页(P41-42)
【作者】鲁正刚
【作者单位】耿马县孟定气象分局
【正文语种】中文
【中图分类】TM86
【相关文献】
1.电压电流瞬时值控制交流浪涌电压发生器设计 [J], 吴小华;赵鑫
2.浪涌(冲击)电压波形与浪涌抑制元件 [J], 郭远东
3.浪涌电压对电子设备的危害及预防 [J], 郭建松
4.一种机载电压浪涌发生器的设计与实现 [J], 吴林; 宋金华; 谢启少; 王霞
5.浅析UL1449浪涌电压校验及测试方法 [J], 江朝军;余嘉;付杰
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串联谐振逆变器故障原因串联谐振逆变器是一种常见的电力电子设备，用于将直流电能转换为交流电能。

然而，在实际应用中，串联谐振逆变器可能会出现各种故障，影响其正常工作。

本文将探讨串联谐振逆变器故障的原因，并分析可能的解决方法。

串联谐振逆变器故障的一个常见原因是电路元件损坏。

在长时间运行或受到外部干扰的情况下，电路元件可能会受到过高的电压或电流，导致损坏。

例如，功率开关器件如IGBT、MOSFET可能会因过电压、过电流而烧毁，电解电容可能会因电压过高而发生爆炸。

此外，电阻、电感等元件也可能因长时间过载而过热，导致故障发生。

解决这些问题的方法包括及时更换损坏的元件、加强电路保护措施等。

谐振电路的参数设计不当也可能导致串联谐振逆变器的故障。

谐振电路的参数包括电容、电感和电阻等，它们的取值直接影响谐振电路的稳定性和工作效果。

如果参数选择不当，谐振电路可能会出现共振、失谐等问题，导致谐振逆变器无法正常工作。

解决这个问题的方法是通过合理的参数设计和参数调整，使谐振电路能够在预定的工作频率范围内稳定工作。

控制系统故障也是串联谐振逆变器故障的一个重要原因。

控制系统是谐振逆变器的核心部分，负责控制功率开关器件的开关时间和频率，以实现直流电能到交流电能的转换。

如果控制系统发生故障，可能会导致功率开关器件的开关不准确，进而影响逆变器的输出波形和频率。

解决这个问题的方法是检查和修复控制系统的硬件和软件，确保其正常工作。

电磁干扰也可能导致串联谐振逆变器故障。

在实际应用中，周围环境中的电磁辐射和电磁干扰可能会影响逆变器的工作稳定性。

例如，强烈的电磁场可能会干扰控制系统的信号传输，导致误操作或输出波形失真。

解决这个问题的方法包括增加电磁屏蔽措施、合理布局电路、提高电路抗干扰能力等。

过载和短路也是串联谐振逆变器故障的常见原因。

在实际应用中，逆变器可能会受到过载或短路的冲击，导致电路故障或甚至损坏。

解决这个问题的方法包括增加过载保护装置、合理设计电路结构、加强对电路负载的监测等。

串联谐振电压电流1. 什么是串联谐振电路？1.1 定义串联谐振电路是由电感、电容和电阻组成的电路，其中电感和电容串联连接，而电阻与它们并联。

1.2 原理串联谐振电路的工作原理基于电感和电容在不同频率下的阻抗变化。

在谐振频率下，电感和电容的阻抗相互抵消，导致电路的总阻抗最小。

因此，在谐振频率下，电路中的电流和电压达到最大值。

2. 串联谐振电压电流的关系2.1 电压与电流的相位关系在串联谐振电路中，电压和电流之间存在相位差。

相位差的大小取决于电路中的电阻、电容和电感。

1.当电路处于谐振频率时，电压和电流的相位差为零。

这意味着电压和电流是同相的，它们同时达到最大值或最小值。

2.当电路处于非谐振频率时，电压和电流之间存在相位差。

相位差的大小取决于频率与谐振频率之间的差异。

2.2 电压与电流的幅值关系串联谐振电路中，电压和电流的幅值之间存在一定的关系。

幅值的大小取决于电路中的电阻、电容和电感。

1.在谐振频率下，电压和电流的幅值达到最大值。

这是因为在谐振频率下，电路的总阻抗最小，导致电压和电流的幅值最大。

2.在非谐振频率下，电压和电流的幅值相对较小。

这是因为在非谐振频率下，电路的总阻抗较大，导致电压和电流的幅值减小。

3. 串联谐振电压电流的特性3.1 幅频特性串联谐振电路的幅频特性描述了电压或电流随频率变化的情况。

1.在谐振频率附近，电压和电流的幅值较大。

2.在谐振频率之外，电压和电流的幅值逐渐减小。

3.2 相频特性串联谐振电路的相频特性描述了电压和电流相位随频率变化的情况。

1.在谐振频率下，电压和电流的相位差为零。

2.在非谐振频率下，电压和电流的相位差不为零。

3.3 带宽串联谐振电路的带宽是指在谐振频率附近，电压和电流的幅值下降到谐振幅值的一半时的频率范围。

1.带宽越窄，谐振电路越锐利。

2.带宽越宽，谐振电路越平缓。

4. 应用串联谐振电路在电子工程中有广泛的应用。

4.1 滤波器串联谐振电路可以用作电子滤波器，用于去除特定频率的信号。