En un circuit en sèrie de resistències, condensadors i inductors, el fenomen de la potència, la tensió, el corrent i la fase s'anomenaressonància de sèrie. Les seves característiques són: un circuit de resistència pura, on la potència, la tensió i el corrent tenen fases, la reactància X és igual a zero, la impedància Z és igual a la resistència R, i la impedància mínima, el corrent, la inductància màxima i la capacitat del circuit poden generar tensions moltes vegades superiors a la tensió d'alimentació i alta tensió. Per tant, la ressonància en sèrie també es coneix com a ressonància de voltatge.
La tensió de ressonància se superposa a la tensió original i la ressonància paral·lela: en un circuit paral·lel, les resistències, condensadors i inductors presenten un fenomen de fase entre la tensió i el corrent total del circuit, que s'anomena ressonància paral·lela. La seva característica és que la ressonància paral·lela és un mètode totalment compensat que no requereix potència reactiva, sinó que només proporciona la potència requerida per la resistència de potència activa, generant ressonància per minimitzar el corrent total del circuit, i el corrent de branca sol ser més gran que el corrent total del circuit. Per tant, la ressonància paral·lela també es coneix com a ressonància actual.
Característiques i diferències entre ressonància de sèrie i ressonància paral·lela:
1. El mode de ressonància de càrrega es pot dividir en dos tipus: inversor paral·lel i inversor sèrie. Les principals característiques tècniques i diferències entre l'inversor en sèrie i l'inversor paral·lel són les següents:
La diferència entre els inversors en sèrie i els inversors paral·lels rau en els diferents circuits d'oscil·lació que utilitzen, amb els primers en sèrie amb L, R i C i els segons en paral·lel amb L, R i C.
(1) El circuit de càrrega de l'inversor en sèrie té una impedància baixa a la font d'alimentació i ha d'estar alimentat per una font de tensió. Per tant, el terminal d'alimentació de CC rectificat i filtrat s'ha de connectar a un condensador de filtrat gran. Quan l'inversor funciona malament, hi ha un gran corrent de sobrecàrrega, cosa que dificulta la protecció.
El circuit de càrrega d'un inversor paral·lel presenta una alta impedància a la font d'alimentació i requereix una font de corrent per proporcionar-la. Tanmateix, en cas de fallada de l'inversor, el corrent es veurà limitat per una alta reactància, que té un petit impacte i és fàcil de protegir.
(2) La tensió d'entrada d'un inversor en sèrie és constant i la tensió de sortida és una ona rectangular. El corrent de sortida és aproximadament d'ona sinusoïdal i el convertidor sempre porta la tensió angular després que el corrent del tiristor sigui zero.
El corrent d'entrada d'un inversor paral·lel és constant, la tensió de sortida és aproximadament una ona sinusoïdal i el corrent de sortida és una ona rectangular. Abans que la tensió del condensador ressonant travessi zero, el corrent de càrrega del convertidor sempre està davant de l'angle de tensió. En altres paraules, tots dos funcionen sota càrregues capacitives.
(3) Un inversor en sèrie és una font d'alimentació de tensió constant. Per evitar la conducció simultània de tiristors als braços del pont superior i inferior de l'inversor, que pot provocar un curtcircuit a la font d'alimentació de l'inversor, cal assegurar-se que primer s'apaga i després s'encén. És a dir, tots els tiristors (altres dispositius electrònics de potència) s'han d'apagar durant un període de temps (t). La inductància dispersa, que es refereix al potencial induït generat per la inductància des del terminal de CC fins al cable de l'equip, pot danyar l'equip, per la qual cosa cal triar un circuit d'absorció de sobretensió adequat per a l'equip. A més, per garantir que el corrent de càrrega sigui continu i que el tiristor no es vegi afectat per l'alta tensió del condensador del convertidor durant el període d'apagat del tiristor, hi ha d'haver un díode ràpid antiparal·lel als dos extrems del tiristor.
Un inversor paral·lel és una font d'alimentació de corrent constant. Per evitar el gran potencial induït generat per la reactància del filtre Ld, el corrent ha de ser continu. En altres paraules, cal assegurar-se que els tiristors dels braços del pont superior i inferior de l'inversor s'encenen i després s'apaguen durant el període del convertidor, és a dir, tots els tiristors estan en estat conductor durant el període del convertidor (t). En aquest punt, tot i que el braç del pont inversor està connectat directament, Ld és prou gran per no provocar un curtcircuit a la font d'alimentació de CC. Tanmateix, un temps de commutació llarg reduirà l'eficiència del sistema, per la qual cosa és necessari escurçar el t-gamma, és a dir, reduir el valor de Lk.
(4) La freqüència de funcionament de l'inversor en sèrie ha de ser inferior a la freqüència d'oscil·lació natural del circuit de càrrega, és a dir, per garantir un temps adequat. En cas contrari, a causa de la connexió directa entre les parts superior i inferior, l'inversor funcionarà malament. El braç del pont de l'inversor.
La freqüència de funcionament d'un inversor paral·lel ha de ser lleugerament superior a la freqüència d'oscil·lació natural del circuit de càrrega per garantir un temps de tensió inversa adequat t, en cas contrari, provocarà errors en el convertidor del tiristor. Tanmateix, si és massa alt, la tensió inversa del tiristor durant el convertidor serà massa alta, cosa que no està permès.
(5) Hi ha dos mètodes de regulació de potència per als inversors en sèrie: canviar la tensió de la font d'alimentació de CC Ud o canviar la freqüència d'activació del tiristor, és a dir, canviar el factor de potència de càrrega cos.
El mode de regulació de potència dels inversors paral·lels només pot canviar la tensió d'alimentació de CC Ud, i el canvi de cos phi també augmentarà la tensió de sortida i la potència de l'inversor, però el rang d'ajust permès és molt petit.
(6) Al convertidor de l'inversor en sèrie, el tiristor s'apaga naturalment. Abans d'apagar-se, el corrent disminueix gradualment fins a zero, de manera que el temps d'apagat és curt i la pèrdua és petita. Durant el període de commutació, el tiristor té un temps d'apagat més llarg (t+t -).
En el convertidor d'un inversor paral·lel, el tiristor es veu obligat a apagar-se durant el funcionament a ple corrent. Després que el corrent es força a baixar a zero, es requereix un període de temps de voltatge invers, de manera que el temps d'apagat és més llarg. En canvi, els inversors en sèrie són més adequats per a equips de calefacció per inducció amb freqüències de funcionament més altes.
(7) Els tiristors de l'inversor en sèrie han de suportar tensions més baixes. Quan utilitzeu una xarxa elèctrica de 380 V per a l'alimentació, s'han d'utilitzar tiristors de 1200 V. Tanmateix, tots els corrents del circuit de càrrega, inclosos els components de potència activa i reactiva, haurien de fluir a través del tiristor. Si el tiristor de l'inversor perd el pols, només aturarà l'oscil·lació i no farà que l'inversor es bolqui.
La porta de cristall d'un inversor paral·lel ha de suportar alta tensió i el seu valor augmenta ràpidament amb l'augment del factor de potència Angle. Tanmateix, la càrrega mateixa formarà un bucle de corrent oscil·lant. Només el corrent actiu flueix pel tiristor inversor, i quan el tiristor inversor perd ocasionalment el pols de disparador, encara pot mantenir l'oscil·lació i funcionar de manera relativament estable.
(8) Els inversors de sèrie poden ser auto-excitats o auto-excitats. La potència de sortida es pot ajustar canviant la freqüència de pols de disparador de l'inversor. Els inversors paral·lels només poden funcionar en estat autoexcitat.
(9) En un inversor en sèrie, el pols de disparador del tiristor és asimètric i no introdueix corrent de component DC per afectar el funcionament normal. Tanmateix, en els inversors paral·lels, el pols d'activació del tiristor de l'inversor és asimètric, cosa que pot introduir corrent de component de corrent continu i provocar errors.
(10) El convertidor de freqüència en sèrie és fàcil d'engegar i adequat per a entorns de treball d'inici freqüent; Els inversors paral·lels requereixen circuits d'arrencada addicionals, que són difícils d'engegar.
(11) A causa de la tensió d'ona rectangular que suporten els tiristors de l'inversor en sèrie, el valor du/dt és relativament gran i el circuit d'absorció té un paper clau, mentre que el requisit di/dt és relativament baix. En els inversors paral·lels, el corrent que flueix pels tiristors de l'inversor és una ona rectangular, de manera que es requereix un di/dt més gran i un du/dt més baix.
(12) Quan la distància entre la bobina d'escalfament per inducció de l'inversor en sèrie i la potència de l'inversor (inclosos els condensadors de canal) és molt llunyana, l'impacte en la potència de sortida és petit. Si s'utilitzen cables coaxials o els cables espirals es col·loquen el més a prop possible (millor torçats entre ells), l'efecte no és significatiu. Per als inversors paral·lels, la bobina d'escalfament per inducció s'ha de col·locar el més a prop possible de la font d'alimentació (especialment el condensador del canal), en cas contrari, reduirà molt la potència i l'eficiència.
(13) La tensió de la bobina d'inducció de l'inversor en sèrie i la tensió del condensador de buit són Q vegades la tensió de sortida de l'inversor, i el corrent que flueix per la bobina d'inducció és igual al corrent de sortida de l'inversor.
La tensió de la bobina d'inducció i del condensador de buit d'un inversor paral·lel és igual a la tensió de sortida de l'inversor, i el corrent que hi circula és Q vegades el corrent de sortida de l'inversor.
En resum, els inversors paral·lels i els inversors en sèrie (normalment anomenades fonts d'alimentació d'inversors paral·lels o en sèrie) tenen les seves pròpies característiques tècniques i camps d'aplicació. Des de la perspectiva de les aplicacions de calefacció industrial, els inversors paral·lels s'utilitzen àmpliament en la fosa, l'aïllament, la transferència de calor, la calefacció per inducció i altres camps, amb un rang de potència des de diversos quilowatts fins a desenes de milers de quilowatts. Els inversors de sèrie s'utilitzen àmpliament en aplicacions d'aïllament i d'alt valor Q i de calefacció per inducció d'alta -freqüència en fosa, d'un a dos forns, amb un rang de potència des de diversos quilowatts fins a diversos milers de quilowatts. Actualment, més del 90% de les fonts d'alimentació de freqüència variable utilitzades al sector industrial de la Xina són fonts d'alimentació paral·leles de freqüència variable.