Într-un circuit în serie de rezistențe, condensatoare și inductori, fenomenul de producere a puterii, tensiunii, curentului și fazei se numeșterezonanța seriei. Caracteristicile sale sunt: un circuit cu rezistență pură, în care puterea, tensiunea și curentul au faze, reactanța X este egală cu zero, impedanța Z este egală cu rezistența R, iar impedanța minimă, curentul, inductanța maximă și capacitatea circuitului pot genera tensiuni de multe ori mai mari decât tensiunea de alimentare și tensiunea înaltă. Prin urmare, rezonanța în serie este cunoscută și sub denumirea de rezonanță de tensiune.
Tensiunea de rezonanță este suprapusă cu tensiunea inițială și rezonanța paralelă: într-un circuit paralel, rezistențele, condensatoarele și inductoarele prezintă un fenomen de fază între tensiune și curentul total al circuitului, care se numește rezonanță paralelă. Caracteristica sa este că rezonanța paralelă este o metodă complet compensată care nu necesită putere reactivă, ci furnizează doar puterea necesară rezistorului de putere activă, generând rezonanță pentru a minimiza curentul total al circuitului, iar curentul de ramificare este de obicei mai mare decât curentul total din circuit. Prin urmare, rezonanța paralelă este cunoscută și sub denumirea de rezonanță curentă.
Caracteristici și diferențe între rezonanța seriei și rezonanță paralelă:
1. Modul de rezonanță a sarcinii poate fi împărțit în două tipuri: invertor paralel și invertor în serie. Principalele caracteristici tehnice și diferențele dintre invertorul în serie și invertorul paralel sunt următoarele:
Diferența dintre invertoarele în serie și invertoarele paralele constă în diferitele circuite de oscilație pe care le folosesc, primul fiind în serie cu L, R și C, iar cel din urmă în paralel cu L, R și C.
(1) Circuitul de sarcină al invertorului în serie are impedanță scăzută la sursa de alimentare și trebuie alimentat de o sursă de tensiune. Prin urmare, terminalul de alimentare DC rectificat și filtrat trebuie conectat la un condensator de filtrare mare. Când invertorul funcționează defectuos, există un curent de supratensiune mare, ceea ce face protecția dificilă.
Circuitul de sarcină al unui invertor paralel prezintă impedanță mare la sursa de alimentare și necesită o sursă de curent pentru a o furniza. Cu toate acestea, în cazul defecțiunii invertorului, curentul va fi limitat de reactanța mare, care are un impact mic și este ușor de protejat.
(2) Tensiunea de intrare a unui invertor în serie este constantă, iar tensiunea de ieșire este o undă dreptunghiulară. Curentul de ieșire este aproximativ undă sinusoidală, iar convertorul conduce întotdeauna tensiunea unghiulară după ce curentul tiristorului este zero.
Curentul de intrare al unui invertor paralel este constant, tensiunea de ieșire este aproximativ o undă sinusoidală, iar curentul de ieșire este o undă dreptunghiulară. Înainte ca tensiunea condensatorului rezonant să traverseze zero, curentul de sarcină al convertorului este întotdeauna în fața unghiului de tensiune. Cu alte cuvinte, ambele funcționează sub sarcini capacitive.
(3) Un invertor în serie este o sursă de alimentare cu tensiune constantă. Pentru a evita conducerea simultană a tiristoarelor pe brațele de punte superioare și inferioare ale invertorului, care poate provoca un scurtcircuit în sursa de alimentare a invertorului, este necesar să vă asigurați că acesta este mai întâi oprit și apoi pornit. Adică, toate tiristoarele (alte dispozitive electronice de putere) ar trebui să fie oprite pentru o perioadă de timp (t). Inductanța parazită, care se referă la potențialul indus generat de inductanța de la terminalul DC la cablul echipamentului, poate deteriora echipamentul, așa că este necesar să alegeți un circuit adecvat de absorbție a supratensiunii pentru echipament. În plus, pentru a vă asigura că curentul de sarcină este continuu și tiristorul nu este afectat de tensiunea ridicată de pe condensatorul convertorului în timpul perioadei de oprire a tiristorului, trebuie să existe o diodă rapidă anti-paralelă la ambele capete ale tiristorului.
Un invertor paralel este o sursă de alimentare cu curent constant. Pentru a evita potențialul mare indus generat de reactanța filtrului Ld, curentul trebuie să fie continuu. Cu alte cuvinte, este necesar să se asigure că tiristoarele de pe brațele de punte superioare și inferioare ale invertorului sunt mai întâi pornite și apoi oprite în timpul perioadei convertorului, adică toate tiristoarele sunt într-o stare conducătoare în timpul perioadei convertorului (t). În acest moment, deși brațul punții invertorului este conectat direct, Ld este suficient de mare pentru a nu provoca un scurtcircuit în sursa de alimentare CC. Cu toate acestea, un timp lung de comutare va reduce eficiența sistemului, deci este necesar să se scurteze t-gama, adică să se reducă valoarea lui Lk.
(4) Frecvența de funcționare a invertorului în serie trebuie să fie mai mică decât frecvența naturală de oscilație a circuitului de sarcină, adică pentru a asigura un timp adecvat. În caz contrar, din cauza conexiunii directe dintre părțile superioare și inferioare, invertorul va funcționa defectuos. Brațul de punte al invertorului.
Frecvența de funcționare a unui invertor paralel trebuie să fie puțin mai mare decât frecvența naturală de oscilație a circuitului de sarcină pentru a asigura un timp adecvat de tensiune inversă t, altfel va cauza defecțiuni la convertorul tiristor. Cu toate acestea, dacă este prea mare, tensiunea inversă a tiristorului în timpul convertorului va fi prea mare, ceea ce nu este permis.
(5) Există două metode de reglare a puterii pentru invertoarele în serie: schimbarea tensiunii de alimentare cu curent continuu Ud sau schimbarea frecvenței de declanșare a tiristorului, adică modificarea factorului de putere de sarcină cos.
Modul de reglare a puterii al invertoarelor paralele poate modifica doar tensiunea de alimentare de curent continuu Ud, iar schimbarea cos phi va crește, de asemenea, tensiunea de ieșire și puterea invertorului, dar intervalul de reglare permis este foarte mic.
(6) În convertorul invertorului în serie, tiristorul se oprește în mod natural. Înainte de oprire, curentul scade treptat la zero, astfel încât timpul de oprire este scurt și pierderea este mică. În timpul perioadei de comutare, tiristorul are un timp de oprire mai lung (t+t -).
În convertorul unui invertor paralel, tiristorul este forțat să se oprească în timpul funcționării cu curent complet. După ce curentul este forțat să scadă la zero, este necesară o perioadă de timp de tensiune inversă, astfel încât timpul de oprire este mai lung. În schimb, invertoarele în serie sunt mai potrivite pentru echipamentele de încălzire prin inducție cu frecvențe de operare mai mari.
(7) Tiristoarele invertorului în serie trebuie să reziste la tensiuni mai mici. Când utilizați o rețea de alimentare de 380 V pentru alimentare, ar trebui să fie utilizate tiristoare de 1200 V. Cu toate acestea, toți curenții din circuitul de sarcină, inclusiv componentele de putere activă și reactivă, ar trebui să circule prin tiristor. Dacă tiristorul invertorului își pierde pulsul, va opri doar oscilația și nu va provoca răsturnarea invertorului.
Poarta de cristal a unui invertor paralel trebuie să reziste la tensiune înaltă, iar valoarea acesteia crește rapid odată cu creșterea factorului de putere Angle. Cu toate acestea, sarcina în sine va forma o buclă de curent oscilant. Doar curentul activ trece prin tiristorul invertorului, iar atunci când tiristorul invertorului pierde ocazional impulsul de declanșare, poate menține oscilația și poate funcționa relativ stabil.
(8) Invertoarele din serie pot fi auto-excitate sau auto-excitate. Puterea de ieșire poate fi ajustată prin schimbarea frecvenței impulsului de declanșare a invertorului. Invertoarele paralele pot funcționa numai în stare de autoexcitare.
(9) Într-un invertor în serie, pulsul de declanșare al tiristorului este asimetric și nu introduce curent de componentă DC pentru a afecta funcționarea normală. Cu toate acestea, în invertoarele paralele, pulsul de declanșare al tiristorului invertorului este asimetric, ceea ce poate introduce curent de componentă DC și poate cauza defecțiuni.
(10) Convertorul de frecvență în serie este ușor de pornit și potrivit pentru medii de lucru cu pornire frecventă; Invertoarele paralele necesită circuite de pornire suplimentare, care sunt dificil de pornit.
(11) Datorită tensiunii undei dreptunghiulare suportate de tiristoarele din invertorul în serie, valoarea du/dt este relativ mare, iar circuitul de absorbție joacă un rol cheie, în timp ce cerința di/dt este relativ scăzută. În invertoarele paralele, curentul care circulă prin tiristoarele invertorului este o undă dreptunghiulară, deci sunt necesare un di/dt mai mare și un du/dt mai mic.
(12) Când distanța dintre bobina de încălzire prin inducție a invertorului în serie și puterea invertorului (inclusiv condensatorii de canal) este mare, impactul asupra puterii de ieșire este mic. Dacă se folosesc cabluri coaxiale sau firele spiralate sunt plasate cât mai aproape posibil (mai bine răsucite împreună), efectul nu este semnificativ. Pentru invertoarele paralele, bobina de încălzire prin inducție trebuie plasată cât mai aproape de sursa de alimentare (în special condensatorul canalului), altfel va reduce mult puterea și eficiența.
(13) Tensiunea de pe bobina de inducție a invertorului în serie și tensiunea de pe condensatorul de întreținere sunt ambele Q ori tensiunea de ieșire a invertorului, iar curentul care circulă prin bobina de inducție este egal cu curentul de ieșire al invertorului.
Tensiunea de pe bobina de inducție și condensatorul de întreținere a unui invertor paralel este egală cu tensiunea de ieșire a invertorului, iar curentul care trece prin acestea este de Q ori curentul de ieșire al invertorului.
Pe scurt, invertoarele paralele și invertoarele în serie (denumite de obicei surse de alimentare cu invertoare în paralel sau în serie) au propriile caracteristici tehnice și domenii de aplicare. Din perspectiva aplicațiilor de încălzire industrială, invertoarele paralele sunt utilizate pe scară largă în topire, izolație, transfer de căldură, încălzire prin inducție și alte domenii, cu o gamă de putere de la câțiva kilowați la zeci de mii de kilowați. Invertoarele din serie sunt utilizate pe scară largă în izolație și aplicații de încălzire prin inducție cu valoare Q ridicată și-frecvență înaltă în topire, unul până la două cuptoare, cu o gamă de putere de la câțiva kilowați la câteva mii de kilowați. În prezent, mai mult de 90% din sursele de alimentare cu frecvență variabilă utilizate în sectorul industrial al Chinei sunt surse de alimentare cu frecvență variabilă paralelă.