双重并联谐振逆变回路大功率中频电源

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1、双重井联谐振逆变回路大功率晶闸管中频电源埘(J)+肼(s)+三，(J)=一Ud(2)csS化简得：地)=半·—击(3)J。+一·J+一对方程：s2+芋·s+去=o(t)当等≥丢时，方程(4)由两个实数解，此时，方程(1)的解为衰减解，RLc回路不能形成振荡，不能满足工作需要。因此，我们令等<丢，即R<2√吾。我们称尺=2√÷的等效阻抗值为临界阻抗。仅当负载感应线圈的等效阻抗小于该临界阻抗时，RLC回路才能形成自激振荡。令口=刍，卢=掂每肌m，=詈‘南㈣对(5)式进行拉普拉斯逆变换，由于其初值条件为I=O，Uc=0，可得：，。)=，U．d口．e-d'．siE【∞)(6)

2、阮iI『f伽Ud[1-e-“(cosfit+笋肛)]㈣当I(t)=0，日1]sinfit=0，r=冬时，流过晶闸管S1、s4的电流为零。我们假／J设此时负载电路不经过反并联二极管续流，晶闸管S1、S4立刻关断，并且在关断同时触发晶闸管s2、S3，负载电路进入第二个工作半波。此时其初值条件变化为：口i=0，UoI=Ud-(1+矿万”)。南开大学硕士学位论文第5页共31页双重并联谐振逆变回路大功率晶闸管中频电源，!!+氓+三f此打：Ud+Ucl(8)dtco我们观察(9)式和(1)式，仅常数项不同，对其做拉普拉斯变换和逆变换，同上，可得：』(，)=旦事葛坠，e-口．sin

3、(fit)，当I(t)-0，f。芳时，即逆变电路工作进入第三个半波，此时：吮2：!胁一吮1：沈1．e一矿+Ud．(1+e～p)(9)同理，我们可得到第n个半波结束时谐振电容上的电压为一兰F—竺t一兰。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故当UH(1一e4)=Ud(1+e4)时，即一12u。：生旦≥洲时，Un：乩∥串联谐振达到稳态，电容C上的电压达到1一e，一兰F最大值．U。一：三±三≥Ud，电感上的电压也达到最大值，1一e，U，。枨=U，。眦+U磊=——_二二i—Ud(11)1一e，由此知

4、，谐振电容上的电压每半波都有一个叠加过程，直到逆变回路工作于稳态。逆变电路工作频率为厂=12厅～土匝七R，：2，略低于LC谐振回路的谐振频率厂=去√去，因此，串联逆变电路工作频率比谐振频率略低，电路成容性。由以上计算可知，逆变回路输入电压为方波，但其输入电流为正弦波。这是因为逆变回路工作频率f近似等于Lc谐振回路的谐振频率，对LC串联谐振回路来说，其阻抗在串联谐振频率下最低，工作频率越偏离谐振频率，其阻抗越高。对该回路，其工作电压为频率近似等于谐振频率的方波，对其作付里叶展开，其基波频率近似为谐振频率，因此其电流主要表现出其基波频率的性质，为频率近似等于谐振南开大学硕

5、士学位论文第6页共31页双重并联谐振逆变回路大功率晶闸管中频电源频率的正弦波。并且有谐振电容电压公式可得，在工作到稳态之前，电容上的电压逐渐升高，有一个电压积累过程，谐振电感上的电压与电容上的电压最大值差一个电源电压，方向相反；均比输入电源电压高许多倍，可近似的将电容电感上的电压看作是电源电压的Q倍。由此知串联谐振为电压谐振，其谐振电容和感应线圈上的工作电压较高，并且流过其感应线圈上的电流为正弦波，有过零点并且通过反并二极管有反相电流流过，可自然关断晶闸管，能自然换流。同时还要指出，我们在上边的计算中，把负载等效电路等效为等效电阻R与感应线圈L串联，这只是为了计算方便

6、。感应线圈内通过中频电流，将在熔炼的钢材中产生感应电流，也称涡流。它好像一支变压器，感应圈为原边，钢材为副边。对变压器来说，其输出的等效阻抗应该等效为电阻R与原边电感并联。因此，对应于感应线圈，其等效电路应该为等效电阻R与L并联。这也可以从中频感应线圈的输出功率方面来分析：如果我们假设等效电阻R与L串联，那么对应于该等效电路，电阻R为零时，电路只有虚功积累，其输出功率为零，没有实功输出：当电阻R无穷大时，等效电路相当于断路，也无功率输出；这也就说明当等效电阻R为某一值时，输出功率最大，这显然不能正确地描述中频电源的输出功率。在上边计算中，我们只是为了证明谐振电容上的电

7、压积累过程，如果将电阻等效为与电感并联，计算过程比较麻烦，不容易得出方程的解．为此，我们假设等效电阻与电感串联，来简化计算过程。南开大学硕士学位论文第7页共31页双重并联谐振逆变回路大功率晶闸管中频电源1．2．4、串联补偿逆变电路工作过程及波形图沪≮∥弋∥＼．．{l‘iSC贮，3SI：≤1．41雕IL，。一-．，一、，to、t3‘＼＼。tt2j，L’、‘～。7‘；／弋．；一一弋．歹‘＼、．／‘＼Ⅻ＼√D1，4姐iD23j恿i图1．4串联补偿逆变电路波形图图1．4为逆变电路工作时的时序波形图。假设首先触发晶闸管1、4，这时候电压U。加到串联谐振电路上。