串联与并联逆变器的特性分析及比较

一
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２、 串 联 逆 变 器 和 并 联 逆 变 器 的 比较 （ ） 联逆变 器的负载 电路对 电源呈现 低阻抗 ，要求 由电压源供 １串 电 。 因此 ，经 整 流 和滤 波 的 直 流 电源 末 端 ， 必 须 并 接 大 的 滤 波 电容 器 。 当逆 变 失 败 时 ， 浪 涌 电流 火 ，保 护 困 难 。 并 联 逆 变 器 的 负 载 电 路 列 电 源 呈 现 高 阻 抗 ，要 求 由 电 流 源 供 电 ， 需 在直 流 电 源 末 端 接 大 电抗 器 。 在 逝 变 失 败 时 ， 由 于 电流 受 大 电 抗 限制 ， 冲 击 不 大 ， 较 易 保 护 。 （ ２）串联逆 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 卜电流过 零 以后进 行， 因而 电流总是 超 前 电压 一 角 。 并联 逆变 器 的输 入 电流 恒 定 ，输 Ｉ ｎ电压近 似 正弦波 ，输 出电流 为矩 形波 ，换流是 存谐振 电容 器＿ 卜电 过 零 以前 进行 ，负载 电流 也总 是 越 前 于 电 噩 一 中用 。 这 就 是 ｜ ， 两 者 都 是 ： 作 在 容 性 负 载 状 态 兑 ［ （ ） 联 逆 变 器 是 恒 压 源 供 电 ， 为 避 免 逆 变 器 的上 、 下 桥 臂 晶 闸 ３串 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 （ １ 使 所 订 晶 闸 管 郜 处 于 关 断 状 态 。 此 时 的 杂 散 电感 ， ２） 即从 直 流 端 到 器 仆 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 【 收 电路 。 此 外 ，在 晶 问 管 关 断 １ Ｊ 主 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 快速二板 管 。 并联逆变器是垣流源 供电，为迎免滤波 电抗 Ｌ 二 ｄＩ 产生＿ 人的感 生电 势，电流 必须连续 。也就是说 ，必须保 汪逆变器 、下桥臂 晶闸管在 换 流 时 ， 是 先 开 通 后 关 断 ，也 即 在 换 流 期 间 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 Ｌ ｄ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 ，凶 而 需 缩 短 换 流 时 间 ，即 减 小桥 臂 电 感 Ｌ ｋ值 。 （ ４）串联 逆 变 器 的 工 作 频 率 必 须 低 于 负 载 电 路 的 同彳 振 荡 频 率 ， 丁 即应 确 保 有 合 适 的 换 流 时 间 ， 否 则 会 逆 变 器 上 、 下 桥 臂 直 通 而 导 致 换流 的失败。 ｆ 逆变 器 的 ： 作 频 率必 须 略 高于 负 载 电路 的 剧有 振 荡频 率 ， ： 联 ［ 以确 保 有 合 适 的 反 压 时 问 ，否 则 会 导 敛 晶 闸 管 问 换 流 失 败 ； 但 若 高 得
科 学 论 坛
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串联 与 并 联 逆 变 器 的 特～ 上 Ｔ 析 及 比较 性分 一
兰新 武
（ 洲 职 业 技 术 学 院 湖 南 株 洲 株
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［ 摘 要 ］木 文从 结构 特 征 、保护 性 能 、换 流特 点 、工作 频 率 、功率 调节 、 启动难 易 等方 面 ，系 统地 对 串联 与并 联逆 变器 进行 了比较 总 结 了各 自特 点 ，为合 理 设计 和 制 作感 应加 热 器提 供 依据 。 ［ 关键 词 ］ 变 器 比 较 选 择 逆 中 图 分 类 号 ：Ｔ 文 献 标 识 码 ：Ａ Ｍ 文 章 编 号 ：１ ０ — １ Ｘ（０１ ） ６ ０ ４ ０ ９ ９ ２ ０ — ０ 卜 １ Ｏ ４ ０
随 着 电力 电 子 技 术 的 发 展 ， 感 应 加 热 在 工 业 生 产 和 日 常 生 活 中 的应用越来 越广泛 ，人 们对感应加 热装 置的要求也越 来越高 。逆 变器 是感应加 热装置 中最核心 的部件 ，它的设 计是否合理 、它的 电路 形式 是否适合 实际工作环境 等，都直接 影响感 应加热设备 的性能 ，因此逆 变器 的选择 和设计一直 都是各个 生产厂家 研究的重 点和难点 。逆 变器 的 电路型式繁 多、分类 方法不～ 。如按逆变器 输出的相 数，可分为 单
大 多 ， 则 在 换 流 时 晶 闸 管 承 受 的 反 向 电 压 会 ． 高 ，这 是 不 允 许 的 。 太 （） ５ 串联逆 变器的功率调节 方式有二 ：改变直流 电源 电压 ｙ ｄ或改 变 晶闸管的触发频率 ，即改变 负载功率 因数 ｃ Ｓ 。 ０ 并 联逆 变器 的 功 率 调节 方 式 ， ～般 只 能 是 改变 直 流 电源 电压 Ｕｄ。 改 变 Ｃ 中虽 然 也 能 使 逆 变 输 出 电 压 升 高 和 功 率 增 大 ， 但 所 Ｓ ０ 允许调节范 围小。 （ ）串 联 逆 变 器 在 换 流 时 ， 晶 闸 管 是 自然 关 断 的 ， 关 断前 其 电 ６ 流 已 逐 渐 减 小 到 零 ， 因 而 关 断 时 间 短 ， 在 换 流 时 损 耗 小 ， 关 断 的 晶 闸管 受 反压 的 时问 较长 。 并 联 逆 变 器 在 换 流 时 ， 晶 闸 管 是 在 全 电流 运 行 中 被 强 迫 关 断 的 ， 电流 被 迫 降至 零 以后 还 需 加 一 段 反 压 时 间 ， 因 而 关 断 时 间 较 长 。相 比 之下 ，串联逆 变器更 适宜于 在工 作频率较 高的感 应加热装 置中使用 。 （） ７ 串联 逆 变 器 的 晶 闸 管 所 需 承 受 的 电 压 较 低 ，用 ２ ０ ８ ｖ电 网供 电 时，采用 ｌ ０ ｖ的晶闸管就行 ，但负载 电路 的全 部电流，包括有 功和 ２０ 无功分量 ，都需流过 晶问管 。逆变 晶闸管丢失脉冲，只会使振 荡停止 ， 不会造成 逆变颠覆 。 并 联 逆 变 器 的 晶 闸管 所 需 承 受 的 电 压 高 ，其 值 随 功率 因 数 角 ９增 大 ，而迅速增 加。但负载本 身构成振 荡 电流回路 。只有有 功电流流过 逆 变 晶 闸 管 ，而 且 逆 变 晶 闸 管 偶 而 丢 失 触 发 脉 冲 时 ，仍 可 维 持 振 荡 ，工 作较稳定 。 （） 联 逆 变 器 可 以 自激 工 作 ，也 可 以他 激 工 作 他 激 工 作 时 ，只 ８串 需改变逆变触 发脉冲频率 ，即可 调节输 出功率 ；而并联逆变 器一般 只 能 工 作 在 白激 状 态 。 （ ） 串联逆变器 中，晶闸管 的触发脉冲 不对称 ，不会 引入 直流 ９在 成 分 电流 而 影 响 正 常 运 行 ； 而 在 并 联 逆 变 器 中 ，逆 变 晶 闸 管 的 触 发 脉 冲 不 对称 ，则会 引 入 直流 成 分 电流 而 引起 故 障 。 （ Ｏ 串 联 逆 变 器起 动 容 易 ，适 用 于 频 繁 起 动 工 作 的 场 合 ：而 并 联 １） 逆 变 器 需 附加 起 动 电路 ，起 动较 为 困难 。 （１ １ ）串联 逆 变 器 中 的 晶 闸管 由 于 承 受 矩 形 波 电压 ，故 ｄ ／ｄ ｕ ｔ区 较 大 ， 吸 收 电 路 起 着 关 键 作 用 ， 而 对 其 ｄｉ ／ ｄｔ 要 求 则 较 低 。 在 并 联 逆 变 器 中 ，流 过 逆 变 晶 问 管 的 电流 是矩 形 波 ， 因而 要 求 大 的 ｄｉ ／ｄｔ， 而 对 ｄ ／ ｄ 的 要 求 则 低 ～ 些 。 Ｕ ｔ （２ 串 联 逆 变 器 的感 应 加 热 线 圈 与 逆 变 电源 （ 括 槽 路 电 容 器 ） １） 包 的 距 离远时 ，对输 出功率的影 响较小 。如 果采用 同轴 电缆或将 来回线尽 靠 近 （ 绞 在 一 起 更 好 ） 设 ，则 乎 没 有 影 响 。而 对 并 联 逆 变 器 来 极 敷 Ｌ 说 ，感 应 ＪＩ 线 圈应 尽 量 靠 近 电源 （ 别 是槽 路 电容 器 ） Ｊ热 Ｉ 特 。否 则功 率 输 出 和 效 率 都会 大 幅 度 降 低 。 （ １ ３）串 联 逆 变 器 感 戍 线 圈 上 的 电 压 和 槽 路 电 容 器 上 的 电压 ， 都 为 逆 变 器 输 出 电 压 的 Ｑ倍 ， 流 过 感 应 线 圈一 卜的 电 流 ，等 于 逆 变 器
相 、 三 相 和 多相 ： 按 电路 结 构 ，可 分 为 企 桥 、 半 桥 或 非 桥 式 等 。 适 用 于 感 应 加 热 的逆 变 器 ， 多采 用 单 桥 式 并 联 、 串 联 、 串 并 联 、 倍 频 和 时 间 分 割 式 ，在 实 际 应 用 中 ， 又 以 串 联 莉Ｉ 联 逆 变 器 居 多 。 下 面 就 串 并 联 与 并 联 逆 变 器 进 行 比 较 ， 分 析 研 究 各 自特 点 及 适 用 场 合 。 １、 串 联 逆 变 器 和 并 联 逆 变 器 的 结 构 差 别 串联 逆 变 器 和 并联 逆 变 器 的 差 别 ，渊 于 它 们 所 用 的振 荡 电 路 不 同 。 前者 （ 图 １ 如 ）是 用 Ｌ 、Ｒ和 Ｃ串 联 ，后 者 （ 图 ２）是 Ｌ 如 、Ｒ和 Ｃ并联 。