谐振式逆变电路介绍

二、谐振式逆变电路
2.1 并联谐振式逆变电路
图8为并联谐振式逆变电路的原理图，在直流侧串有大电感，从而构成电流型逆变电路。
电路由4个桥臂构成，每个桥臂中的晶闸管各串一个电抗器LT，用来限制晶闸管开通时间的di/dt。 电路采用负载换相方式，要求负载电流超前于电压，负载一般是电磁感应线圈(如中频炼钢的加热线圈)，R、L串联为其等效电路。因功率因数很低，故并联电容C，C、L和R构成并联谐振电路，故此电路也称为并联谐振式逆变电路。
一周期内的工作波形如图9所示，分为两个稳定导通阶段和两个换流阶段，现将各阶段波形分析如下。 t1~t2时为VT1和VT4稳定导通阶段，负载电流Io=Id，t2时刻前在C上建立了左正右负的电压。
t2时刻触发晶闸管VT2和VT3，因为在t2的前一时刻VT2和VT3的阳极电压等于负载电压，是正值，所以VT2和VT3导通，进入换相阶段。
因每个晶闸管都串有换相电抗器LT，使得VT1、VT4不能立刻关断，电流有个减小过程，VT2、VT3的电流有一个增大过程。在下一个时刻到来时，4个晶闸管全部导通，负载电压经两个并联的放电回路同时放电：一个是经LT1、VT1、VT3、LT3到C，另一个是经LT2、VT2、VT4、LT4到C。在这期间，VT1、VT4的电流逐渐减小，VT2、VT3的电流逐渐增大。
t=t4时，VT1、VT4的电流减至零而关断，换流阶段结束。t4-t2=tg  (称为换向时间)。
io在t3时刻(即I_VT1=I_VT2时刻)过零，t3时刻大体位于t2和t4的中点。
2.2 串联谐振式逆变电路
图10为串联谐振式逆变电路的原理图，在直流侧并有大电容，使逆变输出电压为正负矩形波，从而构成电压型逆变电路。其特点是采用不可控整流，电路简单，功率因数高。为了续流，在电路中设置反馈二极管VD1~VD4。逆变电路的输出功率可采取改变逆变角的方法进行调节。 电路由4个桥臂构成，每个桥臂中的晶闸管各并联一个续流二极管，这是为滞后的负载电流io提供反馈到电源的通路所必需的。
因为负载电感线圈的功率因数很低，这里用串联电容C进行补偿。C和电感线圈构成串联谐振电路，所以这种逆变电路称为串联谐振式逆变电路。为实现负载换相，要求补偿后的总负载呈容性。这里补偿电容C也起到换相电容的作用，对于这种换相电容和负载串联的逆变电路，也称为串联逆变电路。
图11为串联谐振式逆变电路的波形。电路的工作频率(即触发脉冲的频率)略低于电路谐振频率，以使负载电路呈客性，负载电流相位超前电压，实现负载换相。从图中可以看出，在0~t2之间为桥臂1、4导通，其中0~t1之间为晶闸管VT1、VT4导通，而t1~t2之间电流反向，二极管VD1、VD4导通。在t2~t4之间为桥臂2、3导通，其中t2~t3之间为VT2、VT3导通，t3~t4之间为VD2、VD3导通。 上面的分析忽略了换相过程，因此在换相时刻，开通的晶闸管的du/dt为无穷大，关断的晶闸管的du/dt为无穷大，这是器件无法承受的。在实际电路中，为了限制du/dt，各个桥臂都串联了换相电抗器；为了限制du/dt和换相电压，各器件都并联了缓冲电路。改变触发引前角可改变功率因数，从而可以起到调节输出功率的作用。
出于串联谐振式逆变电路启动与关断较易，但对负载的适应性比较差，当负载参数配合不当的时候，会直接影响功率输出或引起电容电压过高，适用于淬火、加热等需要频繁启动、负载参数变化较小和工作频率较高的场合。