變頻串聯(lián)諧振工作原理及系統(tǒng)配置
3．1工作原理
VF T1 L1 L2
輸入：380V， C1 Cx
三相或220V、
單相（10KW C2
及以下）
峰值測(cè)量
圖一、變頻串聯(lián)諧振試驗(yàn)成套裝置原理簡(jiǎn)圖
VF：變頻控制器 T1：勵(lì)磁變壓器
L1、L2：高壓電抗器 C1、C2：高壓分壓器高、低壓臂
Cx：試品
高壓電抗器L1、L2可并、可串接使用，以保證回路在適當(dāng)?shù)念l率下諧振。通過(guò)變頻控制器VF提供電源，試驗(yàn)電壓由勵(lì)磁變壓器T1經(jīng)過(guò)初步升壓后，使高電壓加在高壓電抗器L和試品Cx上，通過(guò)改變變頻控器的輸出頻率，使回路處于串聯(lián)諧振狀態(tài)；調(diào)節(jié)變頻電源的輸出電壓幅度值，使試品上的高壓達(dá)到合適的電壓值。
回路的諧振頻率取決于與被試品串聯(lián)的電抗器的電感L和試品的電容Cx，諧振頻率f=1/（2π√LCx ）。
3．2系統(tǒng)配置
3．2．1變頻控制器
變頻控制器從結(jié)構(gòu)上分為兩大類：20kW及以上為控制臺(tái)式，20kW以下為便攜箱式；它是由控制器和濾波器組成。在系統(tǒng)中變頻控制器的主要作用是把幅值和頻率固定的工頻380V或220V的正弦交流電轉(zhuǎn)變成為幅值和頻率可調(diào)的正弦波，并為整套設(shè)備提供電源。
變頻控制器具有IGBT保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、放電保護(hù)、進(jìn)線保護(hù)等可靠的保護(hù)功能，保證試驗(yàn)人員和試品的**。
IGBT保護(hù)：當(dāng)IGBT電流過(guò)大或過(guò)熱時(shí)，CPU將停止工作，直到系統(tǒng)恢復(fù)正常。
過(guò)壓保護(hù)：是指當(dāng)試驗(yàn)電壓超過(guò)人為整定的保護(hù)電壓（保護(hù)電壓可根據(jù)不同試驗(yàn)電壓需要任意設(shè)定）時(shí)，控制器自動(dòng)跳閘，CPU停止工作，并提示系統(tǒng)發(fā)生過(guò)壓保護(hù)。
過(guò)流保護(hù)：是當(dāng)CPU檢測(cè)到母線工作電流超過(guò)IGBT工作電流或IGBT溫度過(guò)高時(shí)，CPU會(huì)發(fā)生過(guò)流保護(hù)信號(hào)，裝置停止工作，并通過(guò)液晶屏提示系統(tǒng)發(fā)生過(guò)流保護(hù)。
放電保護(hù)：當(dāng)試器擊穿、短路或試品放電時(shí)，CPU停止工作，并切斷主回路。
進(jìn)線保護(hù)、低通濾波器：不僅可以在穩(wěn)態(tài)下使放電或擊穿電流小，而且使暫態(tài)（瞬時(shí)）電流的破壞減小，從而保證設(shè)備和人身的**。
測(cè)量部分：試驗(yàn)人員可直接從變頻控制器控制面板上讀取輸入電壓、電流、當(dāng)前工作頻率、變頻控制器輸出電壓、電流及試品上所加諧振電壓信號(hào)。
參數(shù)
額定輸入：380V、三相或220V、單相50Hz/60Hz
額定輸出：0~400V或0~220V
頻率分辨率：0.02Hz
輸出波形：正弦波
輸出頻率：20-400Hz
額定容量：5KW、10KW、20KW、50KW、100KW、200KW、300KW、（其中5KW、10KW可采用單相電源供電）。
3．2．2勵(lì)磁變壓器
勵(lì)磁變壓器的作用是將變頻電源的輸出電壓升到合適的試驗(yàn)電壓，滿足電抗器、負(fù)載在一不定期品質(zhì)因數(shù)下試驗(yàn)電壓的要求（勵(lì)磁變壓器的容量一般與變頻控制器相同）。為了滿足不同電壓等級(jí)、不同容量試品的試驗(yàn)要求，勵(lì)磁變壓器高壓繞組一般有多個(gè)抽頭。
3．2．3高壓電抗器
高壓電抗器L是諧振回路的重要部件，當(dāng)電源頻率等于1/（2π√LCx ）時(shí)，它與被試品Cx發(fā)生串聯(lián)諧振；電抗器的性能直接影響到系統(tǒng)Q值的大小。
3．2．4高壓分壓器
高壓分壓器是高電壓測(cè)試器件，它由高壓臂C1和低壓臂C2組成，測(cè)量信號(hào)從低壓臂C2上引出，作為高壓電測(cè)量和保護(hù)信號(hào)。
3．3決定系統(tǒng)配置參數(shù)的因素
系統(tǒng)諧振電壓等級(jí)和容量取決于試品的電容量C，試驗(yàn)電壓U試驗(yàn)頻率f。
1）對(duì)于交聯(lián)聚乙烯電纜決定系統(tǒng)配置的主要是：電纜的電壓等級(jí)、電纜的截面積、試驗(yàn)電纜的長(zhǎng)度及電纜要求的諧振頻率范圍。
2）對(duì)于GIS決定系統(tǒng)配置的因素為：GIS的電壓等級(jí)、GIS的間隔數(shù)和每個(gè)間隔的電容量C，GIS允許的試驗(yàn)頻率范圍。
3）對(duì)于變壓器、發(fā)電機(jī)等設(shè)備，系統(tǒng)的配置取決于試品的容量試驗(yàn)電壓、試品的等效電容量C、要求的諧振頻率和試品的空載損耗的大小。
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