串聯諧振裝置結構分析

裝置組成

  變頻串聯諧振裝置一般由變頻電源、勵磁變壓器、試驗電抗器、電容分壓器構成。

  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，將交流變為直流儲存于主回路的電容上；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為頻率和幅值均可調的交流電壓。控制器包括輔助電路、控制電路和保護電路，相當于整個系統的神經中樞，用于控制各部分安全可靠運行，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各種保護的實現。

勵磁變壓器

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

  試驗電抗器

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

  電容分壓器

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

  串聯諧振技術分析

  阻抗頻率特性分析

  試驗系統簡化電路如圖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現從３０Ｈｚ到３００Ｈｚ連續可調。為串聯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。

 諧振點的查找

  在串聯諧振交流耐壓試驗中，一個很重要的條件就是回路需要達到串聯諧振狀態，所以諧振點的查找就變得十分重要。在上一節己經詳細的討論了RLC回路發生串聯諧振的能量變化和頻率特性，可得出，當回路中電感及電容的參數確定后，就能根據諧振條件得出諧振頻率，并且當回路頻率十分接近諧振頻率時電容上能達到最大電壓值，此時電抗上電壓略小于最大電壓值，可以將此時回路的頻率近似作為諧振頻率，利用這一特性可以進行查找諧振點的設計。為了使串聯諧振交流耐壓試驗與工頻耐壓試驗等效性好，按照國際大電網會議工作組的推薦，要求試驗系統的工作頻率為30-300HZ。范圍雖然很廣，但是由圖2-5可知電容電壓是一個先升高下降低的過程，在電容電壓拐點處可以認為達到諧振狀態，此時電容電壓最大，本文設計了以下諧振點查找辦法：

  在進行串聯諧振交流耐壓試驗時，首先需要保證試驗回路的諧振頻率在30-300HZ范圍內。試驗時，將變頻電源輸出電壓調到一個較小的值（一般為試品要求耐壓值的5%-10%所對應的變頻電源的輸出電壓值），然后直接從30HZ開始對其頻率進行粗調，由前面的分析可知，電容電壓在開始時肯定是隨著頻率的增大而逐漸升高，只要電容電壓出現拐點，則可以認為此時的頻率己經達到了諧振頻率附近。然后可Ｗ拐點附近的小頻率范圍內進行細調，直到試品上電壓達到最大值，此時可Ｗ近似的認為試驗回路達到了諧振狀態。再對電壓進行升壓調節，在試品電壓要求耐壓值的０~９０％范圍內粗調，在試品電壓要求耐壓值的90%~100%范圍內細調，調節速度每秒不應超過10KV（—般為1.5KV/S），使試品上電壓達到耐壓要求。