变频电源串联与并联的八大区别

  变频电源是电源产品的重要类型之一,这是一个交流电转换器,可将直流电转换为固定频率,恒定电压或调频交流电(通常为220V,50Hz正弦波),它使用脉宽频率调制技术,电子产品,车辆动力存储等领域都有广泛的应用。有多种方法可以对变频电源进行分类。根据负载谐振模式,它可以分为串联变频电源和并联变频电源,它们之间有什么区别?

变频电源串联与并联的八大区别
变频电源串联与并联的八大区别

  一、电源阻抗差异

  串联变频电源的负载电路对电源的阻抗低,需要来自电压源的电源。因此,经过整流和滤波的直流电源的两端应与大型滤波电容器并联连接。如果频率转换失败,则浪涌电流将增加并且保护将变得困难。

  并联变频电源的负载电路对电源具有高阻抗,必须由电流源供电,并且必须在直流电源的末端串联一个大电抗器。但是,如果频率转换失败,则电流会受到大型电抗器的限制,因此影响很小,易于保护。

  二、输出电压与电流差异

  串联变频电源的输入电压是恒定的,输出电压是方波,输出电流类似于正弦波。由于换流是在晶闸管电流超过零后执行的,因此电流总是与电压成φ角。

  并联变频电源的输入电流是恒定的,输出电压类似于正弦波,输出电流是方波。换向是在谐振电容器的电压超过零之前执行的,并且负载电流始终比电压提前一个角度。换句话说,两者都在电容性负载条件下工作。

  三、功率换向方式的差异

  串联变频电源是一个恒压源。为了防止电源短路,必须先打开然后再打开变频电源的上、下臂晶闸管、通勤。也就是说,必须有一段时间才能关闭所有晶闸管(其他电力电子设备)。此时的杂散电感,即从DC端子产生的感应电势到设备的引线电感,可能会损坏设备,因此有必要为设备选择合适的浪涌电压吸收电路。另外,必须在晶闸管两端反并联连接高速二极管,以确保持续的负载电流并在晶闸管关断期间保护晶闸管免受整流电容器的高压影响。

  并联逆变器由恒定电流源供电。为了防止在滤波电抗器Ld中产生大的感应电势,电流必须是连续的。换句话说,您需要确保逆变器的上,下臂晶闸管先导通,然后在换向期间关断。也就是说,所有晶闸管在换向期间都将导通。此时,变频桥臂是直的,但是由于Ld足够大,因此不会发生直流电源短路,但是如果换向时间变长,则系统效率降低,因此需要换向时间,缩短时间。

  四、电源工作频率的差异

  串联变频电源的工作频率必须低于负载电路的固有振动频率。换句话说,您需要有适当的时间。否则,上、下臂将直接连接,并且会发生换向失败。

  并联变频电源的工作频率应略高于负载电路的固有振动频率,以确保适当的背压时间。否则,将导致晶闸管之间的换向失败。但是,如果过高,晶闸管将承受换向。注意,因为反向电压太高。

  五、功率调整方式的差异

  调整串联变频电源的功率有两种方法:更改直流电源电压或更改晶闸管的触发频率,即更改负载功率因数。

  通常,并行逆变器的功率调整方法只能更改直流电源电压。更改负载系数也可能会增加变频输出电压和功率,但会减小允许的调整范围。

  六、电源运行状态差异

  串联逆变器可以自激运行或以其他方式运行。单独工作时,只能通过更改变频触发脉冲的频率来调整输出功率。另一方面,并​​联变频电源通常仅在自激状态下工作。

  七、启动难度的差异

  该系列变频电源易于启动,适合频繁启动工作。另一方面,并​​联变频电源需要附加的启动电路,这使得启动困难。

  八、感应线圈距离差异

  当串联变频电源的感应加热线圈与变频电源(包括储能电容器)之间的距离较长时,对输出功率的影响较小。当使用同轴电缆或将未来的回线尽可能地靠近(扭曲得更好)时,它的影响很小。

  对于并联变频电源,感应加热线圈应尽可能靠近电源(尤其是储能电容器)。否则,输出和效率将大大降低。

  以上是串联变频电源与并联变频电源的区别介绍。从上面可以看出,串联变频电源和并联变频电源之间有很多区别,并且每种都有自己的技术特点和应用领域,并且在各个方面都起着重要的作用。

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前言: 电信或数据中心巨大的耗电量已迫使业界需要实行高压直流配电来改善效率,捉高运作效益。国际订立的直流标准是380VDC,其多样的好处已有很多文献阐述过了。高庄配电的数据中心现在已在全球各地实行起来了,可预期未来会越益普遍。电信设备设计在高压配电的场合运行,需将高压直流转换到低压48V或12V,再由下游的负载点转换功能,输出稳压的1V,3.3V, 5V等电压,供电给处理器,记忆体等所需的电力。这些设备安装大量的功能单板以至运作功率强大,每台设备动辄涉及数千瓦的电力传输。那么目前到底有没有高效的功率元件,适合甚或促使业界设计这些新设备呢?功率元件要有怎样的特性,才算是理想呢?是体积小,功率高,即高功密,高效率吧;还有什么呢?低噪声, 高可靠,易安装,应用简一当然; 是这些了罢,还想到什么?价格,货期,服务…?怎样才算高效率,DC一DC转换器几十年前80%效率已算高,目前已普遍做到90%,但这对于高功率的电信设备,还是不够的; 先说一说这个题外话,一个高密度高功率稳压隔离DC一DC转换器效率在92一95%已是相当理想,大家或许知道96%也能做到,但这是必然需牺牲了体积的,效率和体积很多时候是互相取舍的,原因是若要细小体积,就需高频开关,才可缩小使用的磁件,电容;而高频开关就要克服开关损耗,其正比于频率,平衡点大概就是得到约93%的效率而同时又得到体积细小的器件,这或许是目前最佳的取舍了。言归正传,本文要说明的是目前已有效率高达98%,功率达1.8 kW而体积只约61x23x7.3mm (见图1) 的高压隔离母线转换器,极为适合高压配电设备的设计应用。其还可直接并联扩展功率到数十千瓦。以下进一步说明这种器件的本质及其在高压配电设备应用的情况。慢着,刚才提到93%的效率是全功能转换器的体积效率最佳取舍,现又说这个细小的母线转换器已是98%,是否予盾?答曰无矛盾。理由是电信设备从380V隔离降压到48V或12V,并不需要精准,紧密的稳压输出,因此不需要带有闭环控制回路的高稳压率DC一DC转换器,而所说的母线转换器是个开环的固定变比器件,其实就是真正的变压器,是能够在直流操作的变压器,本质上能够双向传输功率的。其使用特殊的谐振零电压零电流开关方式,名为正弦振幅转换(SAC),效率极高,噪声低,在高压配电应用场合是最适合不过了。 正弦振幅转换器(SAC) 我们知道谐振式软开关,对比于硬开关可大大降低开关损耗而提升效率,其主因是使开关管(主要是埸效管)开关在零电流或零电压状态,其产生的开关电压或电流波型就像个准正弦波,谐波从而减低,噪声因而较小。SAC转换拓扑在这方面初看有相似的地方,但细看不如说它的操作是完全的截然不同。SAC是基于串联变压器的谐振拓扑,有别于ZVS/ZCS准谐振器。SAC在固定频率操作,该频率等于初侧端谐振电路的自然振盪频率;在初侧端的场效管被锁定在此自然振盪频率并在过零瞬间开关,消除开关功耗及大大降低高阶噪声谐波。在初侧端谐振电路的电流或电压是纯正弦的,不是方波,也不是其它谐振器的准正弦波,这也大大降低谐波而得出更低的输出噪声频谱,见图2。 SAC是能够同时在零电压及零电流开关场效管的,开关损耗极低而能工作在数个MHz的高频,容许使用细小变庄器磁件,从而提升功率密度及效率。 Vicor的高压母线转换器 (HVBCM) 就是SAC的其中一员,具固定的数个MHz操作频率,不依负载变化。SAC对副侧负载增加的响应是增强在谐振电路正弦波的振幅,也就增强了能量的传递,藕合到副边、负载。当负载降低,正弦幅度下降,负载为零时,其趋向零。 图1: 高压隔离母线转换器 (HVBCM) 外观图 图2: 正弦振幅转换器(SAC) HVBCM 在高压配电电信设备的应用方式 如是新建的电信设备,要在高压配电的场所运作,大可革命性创新设计,直接利用高庄直流为分布功率的源头母线,即设备机柜的背板电压就取自场所内供应的高压直流电压,机柜内的每个单板就直接置放HVBCM,把高压降到安全低庄如48V, 12V,再由负载点转换器提供稳压多路输出到所需负载如处理器,记忆体等,见图3。如此的在高压直接分布电力,完全消除了低压分布的超大电流困难。例如一个5kW的设备在12V分布电力意味母线导体要导电417A电流,而在380V分布则只是13A。在417A电流,每1m欧阻抗就损耗174W,根本是不可克服的困难。 图 3: 设备单板在高压分布电力 电信设备生产商或会有个疑问,电信发展已有多年历史,设备生产商已有大量低压运作良好的单板,而且正在各场所良好运作,发挥其功能。如要生产适合在高压配电场所运作的新设备,是否就要抛弃这些低压单板,重新设计新的单板?是的,电信生产商有大量旧有但又仍然运作且能满足要求的单板,而同时又要快速生产出高压配电适用的机柜设备,怎办?我们会看到
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