У послідовному ланцюзі резисторів, конденсаторів і котушок індуктивності явище виникнення потужності, напруги, струму та фази називаєтьсясерійний резонанс. Його характеристики такі: ланцюг чистого опору, де потужність, напруга та струм мають фази, реактивний опір X дорівнює нулю, імпеданс Z дорівнює опору R, а мінімальний опір, струм, максимальна індуктивність та ємність ланцюга можуть створювати напруги, які у багато разів перевищують напругу джерела живлення та високу напругу. Тому послідовний резонанс також відомий як резонанс напруги.
Резонансна напруга накладається на вихідну напругу та паралельний резонанс: у паралельному колі резистори, конденсатори та котушки індуктивності демонструють фазовий феномен між напругою та загальним струмом ланцюга, який називається паралельним резонансом. Його характеристика полягає в тому, що паралельний резонанс є повністю компенсованим методом, який не потребує реактивної потужності, а лише забезпечує потужність, необхідну для резистора активної потужності, створюючи резонанс для мінімізації загального струму ланцюга, а струм розгалуження зазвичай перевищує загальний струм у колі. Тому паралельний резонанс також відомий як резонанс струму.
Характеристики та відмінності між серійний резонанс і паралельний резонанс:
1. Режим резонансу навантаження можна розділити на два типи: паралельний інвертор і послідовний інвертор. Основні технічні характеристики та відмінності між послідовним і паралельним інвертором наступні:
Різниця між послідовними інверторами та паралельними інверторами полягає в різних коливальних контурах, які вони використовують, причому перші включені послідовно з L, R і C, а другі — паралельно з L, R і C.
(1) Схема навантаження послідовного інвертора має низький опір до джерела живлення і потребує живлення від джерела напруги. Тому випрямлений і відфільтрований термінал джерела живлення постійного струму повинен бути підключений до великого фільтруючого конденсатора. У разі несправності інвертора виникає великий стрибок струму, що ускладнює захист.
Схема навантаження паралельного інвертора має високий опір для джерела живлення, і для його забезпечення потрібне джерело струму. Однак у разі несправності інвертора струм буде обмежений високим реактивним опором, який має невеликий вплив і його легко захистити.
(2) Вхідна напруга послідовного інвертора постійна, а вихідна напруга є прямокутною хвилею. Вихідний струм є приблизно синусоїдальним, і перетворювач завжди випереджає кут напруги після того, як струм тиристора дорівнює нулю.
Вхідний струм паралельного інвертора є постійним, вихідна напруга є приблизно синусоїдальною, а вихідний струм є прямокутною. До того, як напруга резонансного конденсатора перетне нуль, струм навантаження перетворювача завжди знаходиться перед кутом напруги. Іншими словами, обидва працюють під ємнісним навантаженням.
(3) Послідовний інвертор є джерелом живлення постійної напруги. Щоб уникнути одночасної провідності тиристорів на верхніх і нижніх плечах моста інвертора, що може викликати коротке замикання в блоці живлення інвертора, необхідно переконатися, що він спочатку вимкнений, а потім включений. Тобто всі тиристори (інші силові електронні пристрої) повинні бути вимкнені на певний період часу (t). Блукаюча індуктивність, яка відноситься до індукованого потенціалу, створеного індуктивністю від клеми постійного струму до кабелю обладнання, може пошкодити обладнання, тому необхідно вибрати відповідну схему поглинання перенапруги для обладнання. Крім того, щоб гарантувати, що струм навантаження є безперервним і на тиристор не впливає висока напруга на конденсаторі перетворювача під час періоду вимкнення тиристора, на обох кінцях тиристора має бути антипаралельний швидкий діод.
Паралельний інвертор - джерело живлення постійного струму. Щоб уникнути великого індукованого потенціалу, створюваного реактивним опором фільтра Ld, струм має бути постійним. Іншими словами, необхідно переконатися, що тиристори на верхньому і нижньому плечах моста інвертора спочатку включені, а потім вимкнені протягом періоду перетворювача, тобто всі тиристори знаходяться в провідному стані протягом періоду перетворювача (t). У цей момент, незважаючи на те, що плече інверторного моста підключено безпосередньо, Ld достатньо великий, щоб не викликати короткого замикання в джерелі живлення постійного струму. Однак великий час комутації знизить ефективність системи, тому необхідно скоротити t-gamma, тобто зменшити значення Lk.
(4) Робоча частота послідовного інвертора повинна бути нижчою за власну частоту коливань контуру навантаження, тобто для забезпечення відповідного часу. В іншому випадку через пряме з'єднання верхньої і нижньої частин інвертор буде працювати несправно. Плече моста інвертора.
Робоча частота паралельного інвертора повинна бути трохи вищою за власну частоту коливань ланцюга навантаження, щоб забезпечити належний час зворотної напруги t, інакше це спричинить несправності тиристорного перетворювача. Однак, якщо воно буде занадто високим, зворотна напруга тиристора під час перетворювача буде занадто високою, що неприпустимо.
(5) Існує два методи регулювання потужності для послідовних інверторів: зміна напруги джерела живлення постійного струму Ud або зміна частоти запуску тиристора, тобто зміна коефіцієнта потужності навантаження cos.
Режим регулювання потужності паралельних інверторів може змінювати лише напругу джерела постійного струму Ud, а зміна cos phi також збільшить вихідну напругу та потужність інвертора, але допустимий діапазон регулювання дуже малий.
(6) У перетворювачі послідовного інвертора тиристор природним чином вимикається. Перед вимиканням струм поступово зменшується до нуля, тому час відключення короткий, а втрати невеликі. Протягом періоду комутації тиристор має більший час вимкнення (t+t -).
У перетворювачі паралельного інвертора тиристор примусово відключається при роботі на повний струм. Після примусового падіння струму до нуля потрібен період часу зворотної напруги, тому час вимкнення довший. Навпаки, послідовні інвертори більше підходять для індукційного нагрівального обладнання з більш високими робочими частотами.
(7) Тиристори послідовного інвертора повинні витримувати нижчі напруги. При використанні електромережі 380В для живлення необхідно використовувати тиристори на 1200В. Однак через тиристор повинні протікати всі струми в ланцюзі навантаження, включаючи активну і реактивну складові потужності. Якщо тиристор інвертора втратить свій імпульс, це призведе лише до припинення коливань і не призведе до перекидання інвертора.
Кристалічний затвор паралельного інвертора повинен витримувати високу напругу, і його значення швидко зростає зі збільшенням кута коефіцієнта потужності. Однак саме навантаження утворить петлю коливального струму. Через тиристор інвертора протікає тільки активний струм, і коли тиристор інвертора час від часу втрачає імпульс запуску, він все ще може підтримувати коливання та працювати відносно стабільно.
(8) Послідовні інвертори можуть мати само-збудження або само-збудження. Вихідну потужність можна регулювати, змінюючи частоту тригерних імпульсів інвертора. Паралельні інвертори можуть працювати тільки в стані самозбудження.
(9) У послідовному інверторі імпульс запуску тиристора є асиметричним і не створює постійного струму, що впливає на нормальну роботу. Однак у паралельних інверторах імпульс запуску тиристора інвертора є асиметричним, що може викликати постійний компонент струму та викликати несправності.
(10) Серійний перетворювач частоти простий у запуску та підходить для роботи в умовах частого запуску; Паралельні інвертори вимагають додаткових ланцюгів запуску, які важко запустити.
(11) Через прямокутну хвилю напруги, що переноситься тиристорами в послідовному інверторі, значення du/dt відносно велике, і контур поглинання відіграє ключову роль, тоді як вимога di/dt є відносно низькою. У паралельних інверторах струм, що протікає через тиристори інвертора, є прямокутною хвилею, тому потрібні більший di/dt і менший du/dt.
(12) Коли відстань між котушкою індукційного нагріву послідовного інвертора та потужністю інвертора (включаючи канальні конденсатори) є великою, вплив на вихідну потужність незначний. Якщо використовуються коаксіальні кабелі або спіральні дроти розташовані якомога ближче (краще скручені разом), ефект незначний. Для паралельних інверторів котушку індукційного нагрівання слід розміщувати якомога ближче до джерела живлення (особливо канального конденсатора), інакше це значно знизить вихідну потужність і ефективність.
(13) Напруга на індукційній котушці послідовного інвертора та напруга на конденсаторі проміжку є Q вихідної напруги інвертора, а струм, що протікає через індукційну котушку, дорівнює вихідному струму інвертора.
Напруга на індукційній котушці та проміжковому конденсаторі паралельного інвертора дорівнює вихідній напрузі інвертора, а струм, що протікає через них, у Q разів перевищує вихідний струм інвертора.
Таким чином, паралельні інвертори та послідовні інвертори (зазвичай їх називають паралельними або послідовними інверторними джерелами живлення) мають власні технічні характеристики та сфери застосування. З точки зору застосування промислового опалення, паралельні інвертори широко використовуються в плавці, ізоляції, теплопередачі, індукційному нагріванні та інших галузях з діапазоном потужності від кількох кіловат до десятків тисяч кіловат. Послідовні інвертори широко використовуються в ізоляції та високому значенні Q і високо{2}}частотному індукційному нагріванні в плавці, одна або дві печі, з діапазоном потужності від кількох кіловат до кількох тисяч кіловат. В даний час більше 90% джерел живлення змінної частоти, що використовуються в промисловому секторі Китаю, є паралельними джерелами живлення змінної частоти.