串联谐振和并联谐振之间的区别有什么?

如题所述

主要区别–串联谐振与并联谐振


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(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。的主要区别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。



什么是串联谐振


我们分析了以下电路:


概括地说,电容器具有  由给出的容抗(Xc)  。电感的  感抗(Xl)由给出  。我们看到总阻抗的大小可以由给出  。


I通过电路的电流为  V/Z。如果更改交流电流的  频率 f,则可以同时更改  Xc和  Xl。随着这些值的改变,电路的总阻抗也将改变。这将意味着通过电路的电流大小也会发生变化。特别地,当我们查看阻抗方程时,我们可以看到,当时Xc=Xl  ,阻抗为最小值(|Z|=R)。因此,以这个值,流过电路的电流将最大。下图描述了随着交流电流频率的变化,流经电路的电流如何变化。


串联RLC谐振电路的电流与频率的关系图



谐振频率下,  Xc = Xl。这意味着。我们可以解决这个问题,以表明谐振频率  F0由下式给出:


什么是平行共振


并联谐振发生在电感器和电容器并联连接的电路中,如下所示:



并联RLC电路


由于阻抗在并联电路中的累加方式与串联电路中的阻抗不同,因此使用称为导纳(Y)的量  来描述并联谐振电路。导纳仅仅是阻抗的倒数:



的  电导(G)是通过电阻的倒数给出:



对于并联电路, 电纳是类似于串联电路中的电抗的量。电容电纳(Bc)由给出


 


归纳电纳(Bl)由给出  



导纳可以使用以下数量表示:



对于并联RLC电路,当时发生谐振  Bc = Bl。在这里,在求解共振频率时,  F0我们再次发现:


谐振时,并联RLC电路两端的电流将取最小值。这是因为此时电路的阻抗处于最大值。


串联和并联谐振之间的区别


阻抗


在谐振频率下,  串联RLC电路具有最小阻抗,而  并联RLC电路具有最大阻抗。


当前在谐振频率下,  串联RLC电路具有最大电流,而  并联RLC电路 具有最小阻抗。

回复者:华天电力

温馨提示:内容为网友见解,仅供参考
第1个回答  2022-08-29

负载电路

串联谐振:对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。

并联谐振:对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器。

输出电压

串联谐振:输入电压恒定,输出电压为矩形波,输出电流近似正弦波。

并联谐振:输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波。

换流方向

串联谐振:换流是在晶闸管上电流过零以后进行。

并联谐振:换流是在谐振电容器上电压过零以前进行。

供电类型

串联谐振:恒压源供电,为避免谐振的上、下桥臂晶闸管同时导通,造成电源短路,换流时,必须保证电源先关断,后开通。

并联谐振:恒流源供电,为避免滤波电抗Ld上产生大的感生电势,电流必须连续。

工作频率

串联谐振:工作频率必须低于负载电路的固有振荡频率。

并联谐振:可自动调谐扫描频率,也可以手动寻找。

第2个回答  2020-04-24
  从负载谐振方式划分,可以为并联逆变器和串联逆变器两大类型,下面列出串联逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较:
  串联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。
  (1)串联逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。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,浪涌电流大,保护困难。
  并联逆变器的负载电路对电源呈现高阻抗,要求由电流源供电,需在直流电源末端串接大电抗器。但在逆变失败时,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,换流是在晶闸管上电流过零以后进行,因而电流总是超前电压一φ角。
  并联逆变器的输入电流恒定,输出电压近似正弦波,输出电流为矩形波,换流是在谐振电容器上电压过零以前进行,负载电流也总是越前于电压一φ角。这就是说,两者都是工作在容性负载状态。
  (3)串联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。
  并联逆变器是恒流源供电,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。
  (4)串联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。
  (5)串联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。
  (6)串联逆变器在换流时,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。
  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380V电网供电时,采用1200V的晶闸管就行,但负载电路的全部电流,包括有功和无功分量,都需流过晶闸管。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φ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,工作比较稳定。
  (8)串联逆变器可以自激工作,也可以他激工作。他激工作时,只需改变逆变触发脉冲频率,即可调节输出功率。
  并联逆变器一般只能工作在自激状态。
  (9)在串联逆变器中,晶闸管的触发脉冲不对称,不会引入直流成分电流而影响正常运行。
  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。
  (10)串联逆变器起动容易,适用于频繁起动工作的场合。
  并联逆变器需附加起动电路,起动较为困难。
  (11)串联逆变器中的晶闸管由于承受矩形波电压,故du /dt值较大,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,流过逆变晶闸管的电流是矩形波,因而要求大的di/dt,而对du/dt的要求则低一些。
  (12)串联逆变器的感应加热线圈与逆变电源(包括槽路电容器)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量靠近(扭绞在一起更好)敷设,则几乎没有影响。
  并联逆变器来说,感应加热线圈应尽量靠近电源(特别是槽路电容器),否则功率输出和效率都会大幅度降低。
  (13)串联逆变器感应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,流过感应线圈上的电流,等于逆变器的输出电流。
  并联逆变器的感应线圈和槽路电容器上的电压,都等于逆变器的输出电压,而流过它们的电流,则都是逆变器输出电流的Q倍。
  综上所述,并联逆变器和串联逆变器(通称并联或串联变频电源)各有其自己的技术特点和应用领域。从工业加热应用的角度,并联逆变器广泛应用于熔炼、保温、透热、感应加热热处理等各种领域,其功率可以从几千瓦到上万千瓦。串联逆变器广泛应用于熔炼——保温的一拖二炉组以及高Q值高频率的感应加热场合,其功率可以从几千瓦到几千千瓦。目前我国工业上采用的变频电源90%以上属并联变频电源。
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