串聯(lián)諧振裝置結(jié)構(gòu)分析

串聯(lián)諧振裝置結(jié)構(gòu)分析

裝置組成

變頻串聯(lián)諧振裝置一般由變頻電源、勵磁變壓器、試驗(yàn)電抗器、電容分壓器構(gòu)成。

變頻電源

變頻電源原理圖如圖2-1，Ｈ相交流電壓380V通過輸入電路的整流，將交流變?yōu)橹绷鲀Υ嬗谥骰芈返碾娙萆?；再通過逆變電路逆變生成SPWM序列波形，通過低通濾波器濾波變?yōu)轭l率和幅值均可調(diào)的交流電壓?？刂破靼ㄝo助電路、控制電路和保護(hù)電路，相當(dāng)于整個(gè)系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，用于控制各部分安全可靠運(yùn)行，包括輸入電路、逆變電路工作Ｗ及外部輸入指令接收和系統(tǒng)各種保護(hù)的實(shí)現(xiàn)。

勵磁變壓器

勵磁變壓器內(nèi)有高低壓繞組，低壓繞姐通常為一組，少數(shù)有抽頭，各繞組有串聯(lián)也有并聯(lián)，Ｗ滿足不同電壓等級、不同容量試品的試驗(yàn)要求。在系統(tǒng)中勵磁變壓器的主要作用：將變頻電源輸出的低電壓進(jìn)行升壓。

試驗(yàn)電抗器

電抗器作為試驗(yàn)回路的一個(gè)重要組成部分，電抗器的電感量和試驗(yàn)回路的電容量共同決定了試驗(yàn)回路的諧振頻率。電抗器一般由2~4節(jié)組成，可Ｗ根據(jù)試驗(yàn)電壓等級將它們進(jìn)行不同組合，但是姐合后的電抗器和試驗(yàn)回路電容發(fā)生諧振的諧振頻率必須在30~300HZ內(nèi)。

電容分壓器

電容分壓器是測試試驗(yàn)電壓的取樣部件，它由高壓臂和低壓臂組成，一般分壓器配有多節(jié)高壓臂，Ｗ滿足不同電壓等級的試驗(yàn)。

串聯(lián)諧振技術(shù)分析

阻抗頻率特性分析

試驗(yàn)系統(tǒng)簡化電路如圖２－２所示，其中１７為勵磁變壓器高壓繞組的輸出電壓，其頻率通過變頻電源的控制電路可實(shí)現(xiàn)從３０Ｈｚ到３００Ｈｚ連續(xù)可調(diào)。為串聯(lián)諧振回路的等值電阻，由于高壓電抗器的電感值很大，其繞線電阻占了回路等效電阻的主要部分，一般在百歐以上。

諧振點(diǎn)的查找

在串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)中，一個(gè)很重要的條件就是回路需要達(dá)到串聯(lián)諧振狀態(tài)，所以諧振點(diǎn)的查找就變得十分重要。在上一節(jié)己經(jīng)詳細(xì)的討論了RLC回路發(fā)生串聯(lián)諧振的能量變化和頻率特性，可得出，當(dāng)回路中電感及電容的參數(shù)確定后，就能根據(jù)諧振條件得出諧振頻率，并且當(dāng)回路頻率十分接近諧振頻率時(shí)電容上能達(dá)到最大電壓值，此時(shí)電抗上電壓略小于最大電壓值，可以將此時(shí)回路的頻率近似作為諧振頻率，利用這一特性可以進(jìn)行查找諧振點(diǎn)的設(shè)計(jì)。為了使串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)與工頻耐壓試驗(yàn)等效性好，按照國際大電網(wǎng)會議工作組的推薦，要求試驗(yàn)系統(tǒng)的工作頻率為30-300HZ。范圍雖然很廣，但是由圖2-5可知電容電壓是一個(gè)先升高下降低的過程，在電容電壓拐點(diǎn)處可以認(rèn)為達(dá)到諧振狀態(tài)，此時(shí)電容電壓最大，本文設(shè)計(jì)了以下諧振點(diǎn)查找辦法：

在進(jìn)行串聯(lián)諧振交流耐壓試驗(yàn)時(shí)，首先需要保證試驗(yàn)回路的諧振頻率在30-300HZ范圍內(nèi)。試驗(yàn)時(shí)，將變頻電源輸出電壓調(diào)到一個(gè)較小的值（一般為試品要求耐壓值的5%-10%所對應(yīng)的變頻電源的輸出電壓值），然后直接從30HZ開始對其頻率進(jìn)行粗調(diào)，由前面的分析可知，電容電壓在開始時(shí)肯定是隨著頻率的增大而逐漸升高，只要電容電壓出現(xiàn)拐點(diǎn)，則可以認(rèn)為此時(shí)的頻率己經(jīng)達(dá)到了諧振頻率附近。然后可Ｗ拐點(diǎn)附近的小頻率范圍內(nèi)進(jìn)行細(xì)調(diào)，直到試品上電壓達(dá)到最大值，此時(shí)可Ｗ近似的認(rèn)為試驗(yàn)回路達(dá)到了諧振狀態(tài)。再對電壓進(jìn)行升壓調(diào)節(jié)，在試品電壓要求耐壓值的０~９０％范圍內(nèi)