В последователна верига от резистори, кондензатори и индуктори феноменът на възникване на мощност, напрежение, ток и фаза се наричасериен резонанс. Характеристиките му са: верига с чисто съпротивление, където мощността, напрежението и токът имат фази, реактивното съпротивление X е равно на нула, импедансът Z е равен на съпротивлението R, а минималният импеданс, ток, максималната индуктивност и капацитет на веригата могат да генерират напрежения многократно по-големи от захранващото напрежение и високото напрежение. Следователно серийният резонанс е известен също като резонанс на напрежението.
Резонансното напрежение се наслагва върху първоначалното напрежение и паралелен резонанс: В паралелна верига резисторите, кондензаторите и индукторите проявяват фазово явление между напрежението и общия ток на веригата, което се нарича паралелен резонанс. Неговата характеристика е, че паралелният резонанс е напълно компенсиран метод, който не изисква реактивна мощност, а само осигурява мощността, необходима на резистора за активна мощност, генерирайки резонанс за минимизиране на общия ток на веригата, а разклонителният ток обикновено е по-голям от общия ток във веригата. Следователно паралелният резонанс е известен също като токов резонанс.
Характеристики и разлики между сериен резонанс и паралелен резонанс:
1. Режимът на резонанс на натоварване може да бъде разделен на два типа: паралелен инвертор и сериен инвертор. Основните технически характеристики и разликите между серийния инвертор и паралелния инвертор са следните:
Разликата между последователните инвертори и паралелните инвертори се крие в различните осцилационни вериги, които използват, като първите са последователно с L, R и C, а вторите - паралелно с L, R и C.
(1) Натоварващата верига на серийния инвертор има нисък импеданс към захранването и трябва да се захранва от източник на напрежение. Следователно изправеният и филтриран DC захранващ терминал трябва да бъде свързан към голям филтриращ кондензатор. Когато инверторът не работи, има голям ударен ток, което затруднява защитата.
Натоварващата верига на паралелния инвертор представлява висок импеданс към захранването и изисква източник на ток, за да го осигури. Въпреки това, в случай на повреда на инвертора, токът ще бъде ограничен от високо съпротивление, което има малко въздействие и е лесно за защита.
(2) Входното напрежение на серийния инвертор е постоянно, а изходното напрежение е правоъгълна вълна. Изходният ток е приблизително синусоидална вълна и преобразувателят винаги води ъгловото напрежение, след като токът на тиристора е нула.
Входният ток на паралелен инвертор е постоянен, изходното напрежение е приблизително синусоида, а изходният ток е правоъгълна вълна. Преди напрежението на резонансния кондензатор да премине нулата, токът на натоварване на преобразувателя винаги е пред ъгъла на напрежението. С други думи, и двете работят при капацитивни товари.
(3) Серийният инвертор е източник на захранване с постоянно напрежение. За да се избегне едновременното провеждане на тиристори на горното и долното мостово рамо на инвертора, което може да причини късо съединение в захранването на инвертора, е необходимо първо да се изключи и след това да се включи. Това означава, че всички тиристори (други силови електронни устройства) трябва да бъдат изключени за определен период от време (t). Разсеяната индуктивност, която се отнася до индуцирания потенциал, генериран от индуктивността от DC терминала към кабела на оборудването, може да повреди оборудването, така че е необходимо да изберете подходяща верига за поглъщане на пренапрежение за оборудването. В допълнение, за да се гарантира, че товарният ток е непрекъснат и тиристорът не се влияе от високото напрежение на преобразувателния кондензатор по време на периода на изключване на тиристора, трябва да има антипаралелен бърз диод в двата края на тиристора.
Паралелният инвертор е източник на захранване с постоянен ток. За да се избегне големият индуциран потенциал, генериран от реактивното съпротивление на филтъра Ld, токът трябва да бъде непрекъснат. С други думи, необходимо е да се гарантира, че тиристорите на горното и долното мостово рамо на инвертора първо са включени и след това изключени по време на периода на конвертора, т.е. всички тиристори са в проводящо състояние по време на периода на конвертора (t). В този момент, въпреки че рамото на инверторния мост е директно свързано, Ld е достатъчно голям, за да не причини късо съединение в DC захранването. Дългото време на комутация обаче ще намали ефективността на системата, така че е необходимо да се съкрати t-gamma, тоест да се намали стойността на Lk.
(4) Работната честота на серийния инвертор трябва да бъде по-ниска от естествената честота на трептене на веригата на натоварване, т.е. да се осигури подходящо време. В противен случай, поради директната връзка между горната и долната част, инверторът ще работи неправилно. Мостовото рамо на инвертора.
Работната честота на паралелен инвертор трябва да бъде малко по-висока от естествената честота на трептене на веригата на натоварване, за да се осигури подходящо време за обратно напрежение t, в противен случай това ще причини неизправности в тиристорния преобразувател. Ако обаче е твърде високо, обратното напрежение на тиристора по време на преобразувателя ще бъде твърде високо, което не е позволено.
(5) Има два метода за регулиране на мощността за серийни инвертори: промяна на постояннотоковото захранващо напрежение Ud или промяна на честотата на задействане на тиристора, т.е. промяна на фактора на мощността на товара cos.
Режимът на регулиране на мощността на паралелните инвертори може да промени само постояннотоковото захранващо напрежение Ud, а промяната на cos phi също ще увеличи изходното напрежение и мощността на инвертора, но допустимият диапазон на регулиране е много малък.
(6) В преобразувателя на серийния инвертор тиристорът естествено се изключва. Преди изключване, токът постепенно намалява до нула, така че времето за изключване е кратко и загубата е малка. По време на периода на комутация тиристорът има по-дълго време на изключване (t+t -).
В преобразувателя на паралелен инвертор тиристорът е принуден да се изключи по време на работа на пълен ток. След като токът бъде принуден да падне до нула, е необходим период на обратно напрежение, така че времето за изключване е по-дълго. За разлика от тях, серийните инвертори са по-подходящи за оборудване за индукционно нагряване с по-високи работни честоти.
(7) Тиристорите на серийния инвертор трябва да издържат на по-ниски напрежения. При използване на електрическа мрежа 380V за захранване трябва да се използват тиристори 1200V. Въпреки това, всички токове в веригата на натоварване, включително компонентите на активната и реактивната мощност, трябва да протичат през тиристора. Ако тиристорът на инвертора загуби импулса, това само ще спре трептенето и няма да доведе до преобръщане на инвертора.
Кристалният гейт на паралелен инвертор трябва да издържа на високо напрежение и неговата стойност нараства бързо с увеличаването на ъгъла на фактора на мощността. Самото натоварване обаче ще образува осцилиращ токов контур. През инверторния тиристор протича само активен ток и когато инверторният тиристор понякога губи задействащия импулс, той все още може да поддържа трептене и да работи относително стабилно.
(8) Серийните инвертори могат да се само-възбуждат или само-се възбуждат. Изходната мощност може да се регулира чрез промяна на честотата на задействащия импулс на инвертора. Паралелните инвертори могат да работят само в състояние на самовъзбуждане.
(9) В сериен инвертор задействащият импулс на тиристора е асиметричен и не въвежда постоянен компонент на тока, който да повлияе на нормалната работа. Въпреки това, в паралелните инвертори, задействащият импулс на тиристора на инвертора е асиметричен, което може да въведе постоянен компонент на тока и да причини неизправности.
(10) Серийният честотен преобразувател е лесен за стартиране и подходящ за работни среди с често стартиране; Паралелните инвертори изискват допълнителни стартови вериги, които са трудни за стартиране.
(11) Поради напрежението с правоъгълна вълна, носено от тиристорите в серийния инвертор, стойността на du/dt е относително голяма и абсорбционната верига играе ключова роля, докато изискването за di/dt е относително ниско. При паралелните инвертори токът, протичащ през тиристорите на инвертора, е правоъгълна вълна, така че са необходими по-голям di/dt и по-нисък du/dt.
(12) Когато разстоянието между индукционната нагревателна намотка на серийния инвертор и мощността на инвертора (включително каналните кондензатори) е голямо, въздействието върху изходната мощност е малко. Ако се използват коаксиални кабели или спиралните проводници са поставени възможно най-близо (по-добре усукани заедно), ефектът не е значителен. За паралелни инвертори, индукционната нагревателна намотка трябва да бъде поставена възможно най-близо до източника на захранване (особено до кондензатора на канала), в противен случай тя значително ще намали изходната мощност и ефективността.
(13) Напрежението на индукционната бобина на серийния инвертор и напрежението на кондензатора за междина са Q пъти изходното напрежение на инвертора, а токът, протичащ през индукционната бобина, е равен на изходния ток на инвертора.
Напрежението върху индукционната намотка и кондензатора за междина на паралелния инвертор е равно на изходното напрежение на инвертора, а токът, протичащ през тях, е Q пъти по изходния ток на инвертора.
В обобщение, паралелните инвертори и серийните инвертори (обикновено наричани паралелни или серийни инверторни захранвания) имат свои собствени технически характеристики и области на приложение. От гледна точка на приложенията за индустриално отопление, паралелните инвертори се използват широко в топенето, изолацията, преноса на топлина, индукционното нагряване и други области, с диапазон на мощност от няколко киловата до десетки хиляди киловата. Серийните инвертори се използват широко в приложения за изолация и висока Q стойност и висока-честота за индукционно нагряване при топене, една до две пещи, с диапазон на мощност от няколко киловата до няколко хиляди киловата. В момента повече от 90% от захранванията с променлива честота, използвани в индустриалния сектор на Китай, са паралелни захранвания с променлива честота.