变频串联谐振工作原理及系统配置

2014/1/14 9:57:45

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变频串联谐振 工作原理及系统配置

3．1工作原理

                     VF          T1      L1         L2

 

输入：380V，                                                  C1         Cx

三相或220V、

单相（10KW                                           C2   

及以下）

 

 

                               峰值测量

图一、变频串联谐振试验成套装置原理简图

VF：变频控制器           T1：励磁变压器

L1、L2：高压电抗器       C1、C2：高压分压器高、低压臂

Cx：试品

高压电抗器L1、L2可并、可串接使用，以保证回路在适当的频率下谐振。通过变频控制器VF提供电源，试验电压由励磁变压器T1经过初步升压后，使高电压加在高压电抗器L和试品Cx上，通过改变变频控器的输出频率，使回路处于串联谐振状态；调节变频电源的输出电压幅度值，使试品上的高压达到合适的电压值。

回路的谐振频率取决于与被试品串联的电抗器的电感L和试品的电容Cx，谐振频率f=1/（2π√LCx ）。

3．2系统配置

3．2．1变频控制器

变频控制器从结构上分为两大类：20kW及以上为控制台式，20kW以下为便携箱式；它是由控制器和滤波器组成。在系统中变频控制器的主要作用是把幅值和频率固定的工频380V或220V的正弦交流电转变成为幅值和频率可调的正弦波，并为整套设备提供电源。

   变频控制器具有IGBT保护、过流保护、过压保护、放电保护、进线保护等可靠的保护功能，保证试验人员和试品的安全。

   IGBT保护：当IGBT电流过大或过热时，CPU将停止工作，直到系统恢复正常。

   过压保护：是指当试验电压超过人为整定的保护电压（保护电压可根据不同试验电压需要任意设定）时，控制器自动跳闸，CPU停止工作，并提示系统发生过压保护。

  过流保护：是当CPU检测到母线工作电流超过IGBT工作电流或IGBT温度过高时，CPU会发生过流保护信号，装置停止工作，并通过液晶屏提示系统发生过流保护。

   放电保护：当试器击穿、短路或试品放电时，CPU停止工作，并切断主回路。

进线保护、低通滤波器：不仅可以在稳态下使放电或击穿电流小，而且使暂态（瞬时）电流的破坏减小，从而保证设备和人身的安全。

测量部分：试验人员可直接从变频控制器控制面板上读取输入电压、电流、当前工作频率、变频控制器输出电压、电流及试品上所加谐振电压信号。

参数

额定输入：380V、三相或220V、单相50Hz/60Hz

额定输出：0~400V或0~220V

频率分辨率：0.02Hz

输出波形：正弦波

输出频率：20-400Hz

额定容量：5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、（其中5KW、10KW可采用单相电源供电）。

3．2．2励磁变压器

励磁变压器的作用是将变频电源的输出电压升到合适的试验电压，满足电抗器、负载在一不定期品质因数下试验电压的要求（励磁变压器的容量一般与变频控制器相同）。为了满足不同电压等级、不同容量试品的试验要求，励磁变压器高压绕组一般有多个抽头。

3．2．3高压电抗器

高压电抗器L是谐振回路的重要部件，当电源频率等于1/（2π√LCx ）时，它与被试品Cx发生串联谐振；电抗器的性能直接影响到系统Q值的大小。

3．2．4高压分压器

   高压分压器是高电压测试器件，它由高压臂C1和低压臂C2组成，测量信号从低压臂C2上引出，作为高压电测量和保护信号。

3．3决定系统配置参数的因素

   系统谐振电压等级和容量取决于试品的电容量C，试验电压U试验频率f。

1）对于交联聚乙烯电缆决定系统配置的主要是：电缆的电压等级、电缆的截面积、试验电缆的长度及电缆要求的谐振频率范围。

2）对于GIS决定系统配置的因素为：GIS的电压等级、GIS的间隔数和每个间隔的电容量C，GIS允许的试验频率范围。

3）对于变压器、发电机等设备，系统的配置取决于试品的容量试验电压、试品的等效电容量C、要求的谐振频率和试品的空载损耗的大小。

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