雙重并聯(lián)諧振逆變回路大功率中頻電源

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1、雙重井聯(lián)諧振逆變回路大功率晶閘管中頻電源塒(J)+肼(s)+三，(J)=一Ud(2)csS化簡得：地)=半·—擊(3)J。+一·J+一對方程：s2+芋·s+去=o(t)當(dāng)?shù)取輥G時，方程(4)由兩個實數(shù)解，此時，方程(1)的解為衰減解，RLc回路不能形成振蕩，不能滿足工作需要。因此，我們令等<丟，即R<2√吾。我們稱尺=2√÷的等效阻抗值為臨界阻抗。僅當(dāng)負(fù)載感應(yīng)線圈的等效阻抗小于該臨界阻抗時，RLC回路才能形成自激振蕩。令口=芻，盧=掂每肌m，=詈‘南㈣對(5)式進(jìn)行拉普拉斯逆變換，由于其初值條件為I=O，Uc=0，可得：，。)=，U．d口．e-d'．siE【∞)(6)

2、阮iI『f伽Ud[1-e-“(cosfit+筍肛)]㈣當(dāng)I(t)=0，日1]sinfit=0，r=冬時，流過晶閘管S1、s4的電流為零。我們假／J設(shè)此時負(fù)載電路不經(jīng)過反并聯(lián)二極管續(xù)流，晶閘管S1、S4立刻關(guān)斷，并且在關(guān)斷同時觸發(fā)晶閘管s2、S3，負(fù)載電路進(jìn)入第二個工作半波。此時其初值條件變化為：口i=0，UoI=Ud-(1+礦萬”)。南開大學(xué)碩士學(xué)位論文第5頁共31頁雙重并聯(lián)諧振逆變回路大功率晶閘管中頻電源，!!+氓+三f此打：Ud+Ucl(8)dtco我們觀察(9)式和(1)式，僅常數(shù)項不同，對其做拉普拉斯變換和逆變換，同上，可得：』(，)=旦事葛墜，e-口．sin

3、(fit)，當(dāng)I(t)-0，f。芳時，即逆變電路工作進(jìn)入第三個半波，此時：吮2：!脅一吮1：沈1．e一礦+Ud．(1+e～p)(9)同理，我們可得到第n個半波結(jié)束時諧振電容上的電壓為一蘭F—竺t一蘭。Un=(U。．1+Ud)(1+P4)一U。一l=U。一I+U。l(P9一1)+Ud(1+e4)(10)一!F～tTt故當(dāng)UH(1一e4)=Ud(1+e4)時，即一12u。：生旦≥洲時，Un：乩∥串聯(lián)諧振達(dá)到穩(wěn)態(tài)，電容C上的電壓達(dá)到1一e，一蘭F最大值．U。一：三±三≥Ud，電感上的電壓也達(dá)到最大值，1一e，U，。棖=U，。眥+U磊=——_二二i—Ud(11)1一e，由此知

4、，諧振電容上的電壓每半波都有一個疊加過程，直到逆變回路工作于穩(wěn)態(tài)。逆變電路工作頻率為廠=12廳～土匝七R，：2，略低于LC諧振回路的諧振頻率廠=去√去，因此，串聯(lián)逆變電路工作頻率比諧振頻率略低，電路成容性。由以上計算可知，逆變回路輸入電壓為方波，但其輸入電流為正弦波。這是因為逆變回路工作頻率f近似等于Lc諧振回路的諧振頻率，對LC串聯(lián)諧振回路來說，其阻抗在串聯(lián)諧振頻率下最低，工作頻率越偏離諧振頻率，其阻抗越高。對該回路，其工作電壓為頻率近似等于諧振頻率的方波，對其作付里葉展開，其基波頻率近似為諧振頻率，因此其電流主要表現(xiàn)出其基波頻率的性質(zhì)，為頻率近似等于諧振南開大學(xué)碩

5、士學(xué)位論文第6頁共31頁雙重并聯(lián)諧振逆變回路大功率晶閘管中頻電源頻率的正弦波。并且有諧振電容電壓公式可得，在工作到穩(wěn)態(tài)之前，電容上的電壓逐漸升高，有一個電壓積累過程，諧振電感上的電壓與電容上的電壓最大值差一個電源電壓，方向相反；均比輸入電源電壓高許多倍，可近似的將電容電感上的電壓看作是電源電壓的Q倍。由此知串聯(lián)諧振為電壓諧振，其諧振電容和感應(yīng)線圈上的工作電壓較高，并且流過其感應(yīng)線圈上的電流為正弦波，有過零點并且通過反并二極管有反相電流流過，可自然關(guān)斷晶閘管，能自然換流。同時還要指出，我們在上邊的計算中，把負(fù)載等效電路等效為等效電阻R與感應(yīng)線圈L串聯(lián)，這只是為了計算方便

6、。感應(yīng)線圈內(nèi)通過中頻電流，將在熔煉的鋼材中產(chǎn)生感應(yīng)電流，也稱渦流。它好像一支變壓器，感應(yīng)圈為原邊，鋼材為副邊。對變壓器來說，其輸出的等效阻抗應(yīng)該等效為電阻R與原邊電感并聯(lián)。因此，對應(yīng)于感應(yīng)線圈，其等效電路應(yīng)該為等效電阻R與L并聯(lián)。這也可以從中頻感應(yīng)線圈的輸出功率方面來分析：如果我們假設(shè)等效電阻R與L串聯(lián)，那么對應(yīng)于該等效電路，電阻R為零時，電路只有虛功積累，其輸出功率為零，沒有實功輸出：當(dāng)電阻R無窮大時，等效電路相當(dāng)于斷路，也無功率輸出；這也就說明當(dāng)?shù)刃щ娮鑂為某一值時，輸出功率最大，這顯然不能正確地描述中頻電源的輸出功率。在上邊計算中，我們只是為了證明諧振電容上的電

7、壓積累過程，如果將電阻等效為與電感并聯(lián)，計算過程比較麻煩，不容易得出方程的解．為此，我們假設(shè)等效電阻與電感串聯(lián)，來簡化計算過程。南開大學(xué)碩士學(xué)位論文第7頁共31頁雙重并聯(lián)諧振逆變回路大功率晶閘管中頻電源1．2．4、串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路工作過程及波形圖滬≮∥弋∥＼．．{l‘iSC貯，3SI：≤1．41雕IL，。一-．，一、，to、t3‘＼＼。tt2j，L’、‘～。7‘；／弋．；一一弋．歹‘＼、．／‘＼Ⅻ＼√D1，4姐iD23j恿i圖1．4串聯(lián)補(bǔ)償逆變電路波形圖圖1．4為逆變電路工作時的時序波形圖。假設(shè)首先觸發(fā)晶閘管1、4，這時候電壓U。加到串聯(lián)諧振電路上。