Az ellenállások, kondenzátorok és induktorok soros áramkörében a teljesítmény, a feszültség, az áram és a fázis előfordulásának jelenségét ún.sorozat rezonancia. Jellemzői: tiszta ellenállású áramkör, ahol a teljesítménynek, feszültségnek és áramnak fázisai vannak, X reaktanciája nulla, Z impedanciája R ellenállással, és az áramkör minimális impedanciája, áramerőssége, maximális induktivitása és kapacitása a tápfeszültségnél és a nagyfeszültségnél többszörös feszültséget generálhat. Ezért a soros rezonanciát feszültségrezonanciának is nevezik.
A rezonanciafeszültség az eredeti feszültséggel és a párhuzamos rezonanciával szuperponált: Párhuzamos áramkörben az ellenállások, kondenzátorok és induktorok fázisjelenséget mutatnak az áramkör feszültsége és teljes árama között, amit párhuzamos rezonanciának nevezünk. Jellemzője, hogy a párhuzamos rezonancia egy teljesen kompenzált módszer, amely nem igényel meddőteljesítményt, csak az aktív teljesítmény-ellenállás által igényelt teljesítményt biztosítja, rezonanciát generálva az áramkör teljes áramának minimalizálása érdekében, és az elágazó áram általában nagyobb, mint az áramkörben lévő teljes áram. Ezért a párhuzamos rezonanciát áramrezonanciának is nevezik.
Jellemzők és különbségek között sorozat rezonancia és párhuzamos rezonancia:
1. A terhelési rezonancia üzemmód két típusra osztható: párhuzamos inverterre és soros inverterre. A sorozatos és a párhuzamos inverterek fő műszaki jellemzői és különbségei a következők:
A soros inverterek és a párhuzamos inverterek közötti különbség az általuk használt különböző oszcillációs áramkörökben rejlik, ahol az előbbi sorba van kapcsolva L, R és C-vel, az utóbbi pedig párhuzamosan L, R és C-vel.
(1) A soros inverter terhelési áramkörének alacsony impedanciája van a tápegységhez, és feszültségforrásról kell táplálnia. Ezért az egyenirányított és szűrt egyenáramú tápegység terminálját egy nagy szűrőkondenzátorhoz kell csatlakoztatni. Amikor az inverter meghibásodik, nagy túlfeszültség lép fel, ami megnehezíti a védelmet.
A párhuzamos inverter terhelési áramköre nagy impedanciát mutat a tápegység számára, és ennek biztosításához áramforrásra van szükség. Az inverter meghibásodása esetén azonban az áramot a nagy reaktancia korlátozza, aminek kicsi a hatása és könnyen védhető.
(2) A soros inverter bemeneti feszültsége állandó, a kimeneti feszültség pedig téglalap alakú hullám. A kimeneti áram megközelítőleg szinuszos hullám, és az átalakító mindig a szögfeszültséget vezeti, miután a tirisztoráram nulla.
A párhuzamos inverter bemeneti árama állandó, a kimeneti feszültség megközelítőleg szinuszos, a kimeneti áram pedig téglalap alakú. Mielőtt a rezonáns kondenzátor feszültsége átlépné a nullát, az átalakító terhelési árama mindig a feszültségszög előtt van. Más szóval, mindkettő kapacitív terhelés alatt működik.
(3) A soros inverter állandó feszültségű tápegység. Az inverter felső és alsó hídkarján lévő tirisztorok egyidejű vezetése elkerülése érdekében, ami rövidzárlatot okozhat az inverter tápegységében, először ki kell kapcsolni, majd be kell kapcsolni. Ez azt jelenti, hogy minden tirisztort (egyéb erősáramú elektronikai eszközt) ki kell kapcsolni egy ideig (t). A szórt induktivitás, amely az egyenáramú kapocstól a berendezés vezetékéhez vezető induktivitás által generált indukált potenciálra utal, károsíthatja a berendezést, ezért a berendezéshez megfelelő túlfeszültség-elnyelő áramkört kell választani. Ezenkívül annak biztosítására, hogy a terhelési áram folyamatos legyen, és a tirisztort ne érintse az átalakító kondenzátorának magas feszültsége a tirisztor kikapcsolási periódusa alatt, a tirisztor mindkét végén egy párhuzamos gyorsdiódának kell lennie.
A párhuzamos inverter egy állandó áramforrású tápegység. Az Ld szűrő reaktanciája által generált nagy indukált potenciál elkerülése érdekében az áramnak folyamatosnak kell lennie. Más szóval, gondoskodni kell arról, hogy az inverter felső és alsó hídkarján lévő tirisztorok először be, majd ki legyenek kapcsolva az átalakító periódusa alatt, vagyis az átalakító (t) periódusa alatt minden tirisztor vezető állapotban legyen. Ezen a ponton, bár az inverter hídkarja közvetlenül csatlakoztatva van, az Ld elég nagy ahhoz, hogy ne okozzon rövidzárlatot az egyenáramú tápegységben. A hosszú kommutációs idő azonban csökkenti a rendszer hatékonyságát, ezért le kell rövidíteni a t-gammát, azaz csökkenteni kell az Lk értékét.
(4) A soros inverter üzemi frekvenciájának alacsonyabbnak kell lennie, mint a terhelési áramkör saját rezgési frekvenciája, vagyis a megfelelő idő biztosítása érdekében. Ellenkező esetben a felső és az alsó rész közötti közvetlen kapcsolat miatt az inverter meghibásodik. Az inverter hídkarja.
A párhuzamos inverter üzemi frekvenciájának valamivel nagyobbnak kell lennie a terhelő áramkör természetes rezgési frekvenciájánál, hogy biztosítva legyen a megfelelő t fordított feszültségidő, ellenkező esetben a tirisztoros átalakító meghibásodását okozza. Ha azonban túl magas, akkor a tirisztor fordított feszültsége az átalakító alatt túl magas lesz, ami nem megengedett.
(5) A soros invertereknél két teljesítményszabályozási mód létezik: az egyenáramú tápfeszültség Ud változtatása vagy a tirisztor triggerfrekvenciájának megváltoztatása, azaz a cos terhelési teljesítménytényező megváltoztatása.
A párhuzamos inverterek teljesítményszabályozási módja csak az Ud egyenáramú tápfeszültséget tudja megváltoztatni, és a cos phi változtatása az inverter kimeneti feszültségét és teljesítményét is növeli, de a megengedett beállítási tartomány nagyon kicsi.
(6) A soros inverter átalakítójában a tirisztor természetesen kikapcsol. Kikapcsolás előtt az áram fokozatosan nullára csökken, így a kikapcsolási idő rövid és a veszteség kicsi. A kommutációs időszakban a tirisztornak hosszabb a kikapcsolási ideje (t+t -).
A párhuzamos inverter átalakítójában a tirisztor kénytelen kikapcsolni teljes áramerősség mellett. Miután az áramerősség nullára kényszerül, a fordított feszültség időtartamára van szükség, így a kikapcsolási idő hosszabb. Ezzel szemben a sorozatos inverterek alkalmasabbak nagyobb üzemi frekvenciájú indukciós fűtőberendezésekhez.
(7) A soros inverter tirisztorainak kisebb feszültséget is ki kell bírniuk. Ha 380 V-os hálózatot használ az áramellátáshoz, 1200 V-os tirisztorokat kell használni. A terhelési áramkörben lévő összes áramnak, beleértve az aktív és meddő teljesítmény összetevőit is, át kell áramolnia a tirisztoron. Ha az inverteres tirisztor elveszti az impulzusát, az csak az oszcillációt állítja le, és nem okozza az inverter felborulását.
A párhuzamos inverter kristálykapujának nagy feszültséget kell elviselnie, és értéke gyorsan nő a teljesítménytényező szögének növekedésével. Maga a terhelés azonban oszcilláló áramhurkot képez. Az inverteres tirisztoron csak aktív áram folyik át, és ha az inverteres tirisztor időnként elveszíti a trigger impulzusát, akkor is képes fenntartani az oszcillációt és viszonylag stabilan működik.
(8) A sorozatos inverterek lehetnek öngerjesztettek- vagy öngerjesztettek-. A kimeneti teljesítmény az inverter trigger impulzusfrekvenciájának változtatásával állítható be. A párhuzamos inverterek csak öngerjesztett állapotban működhetnek.
(9) Soros inverterben a tirisztor trigger impulzusa aszimmetrikus, és nem vezet be egyenáramot a normál működés befolyásolására. Párhuzamos invertereknél azonban az inverter tirisztorának kioldó impulzusa aszimmetrikus, ami egyenáramot vezethet be a komponensekben és hibákat okozhat.
(10) A soros frekvenciaváltó könnyen indítható, és alkalmas gyakori indítási munkakörnyezetekre; A párhuzamos inverterekhez további indító áramkörök szükségesek, amelyeket nehéz elindítani.
(11) A soros inverterben a tirisztorok által viselt téglalap alakú hullámfeszültség miatt a du/dt érték viszonylag nagy, és az abszorpciós áramkör kulcsszerepet játszik, míg a di/dt igény viszonylag alacsony. A párhuzamos invertereknél az inverteres tirisztorokon átfolyó áram téglalap alakú hullám, ezért nagyobb di/dt és kisebb du/dt szükséges.
(12) Ha a soros inverter indukciós fűtőtekercse és az inverter teljesítménye (beleértve a csatornakondenzátorokat is) közötti távolság nagy, a kimeneti teljesítményre gyakorolt hatás kicsi. Ha koaxiális kábeleket használnak, vagy a spirálhuzalokat a lehető legközelebb helyezik el (jobban összecsavarják), a hatás nem jelentős. Párhuzamos invertereknél az indukciós fűtőtekercset a lehető legközelebb kell elhelyezni az áramforráshoz (főleg a csatornakondenzátorhoz), különben nagymértékben csökkenti a teljesítményt és a hatásfokot.
(13) A soros inverter indukciós tekercsének feszültsége és a réskondenzátor feszültsége egyaránt Q-szorosa az inverter kimeneti feszültségének, és az indukciós tekercsen átfolyó áram egyenlő az inverter kimeneti áramával.
A párhuzamos inverter indukciós tekercsének és réskondenzátorának feszültsége megegyezik az inverter kimeneti feszültségével, és a rajtuk átfolyó áram Q-szorosa az inverter kimeneti áramának.
Összefoglalva, a párhuzamos invertereknek és a soros invertereknek (általában párhuzamos vagy soros inverteres tápegységeknek nevezik) megvannak a saját műszaki jellemzői és alkalmazási területeik. Az ipari fűtési alkalmazások szempontjából a párhuzamos invertereket széles körben használják olvasztás, szigetelés, hőátadás, indukciós fűtés és egyéb területeken, teljesítményük több kilowatttól több tízezer kilowattig terjed. A sorozatos invertereket széles körben használják szigetelésben, valamint nagy Q-értékű és nagy{2}}frekvenciás indukciós fűtési alkalmazásokban az olvasztásnál, egy-két kemencében, teljesítményük több kilowatttól több ezer kilowattig terjed. Jelenleg a kínai ipari szektorban használt változtatható frekvenciájú tápegységek több mint 90%-a párhuzamos változó frekvenciájú tápegység.