V sériovom obvode rezistorov, kondenzátorov a induktorov sa jav vyskytujúci sa výkon, napätie, prúd a fáza nazývasériová rezonancia. Jeho charakteristiky sú: čistý odporový obvod, kde výkon, napätie a prúd majú fázy, reaktancia X sa rovná nule, impedancia Z sa rovná odporu R a minimálna impedancia, prúd, maximálna indukčnosť a kapacita obvodu môžu generovať napätie mnohonásobne vyššie ako je napájacie napätie a vysoké napätie. Preto je sériová rezonancia známa aj ako napäťová rezonancia.
Rezonančné napätie je superponované s pôvodným napätím a paralelná rezonancia: V paralelnom obvode rezistory, kondenzátory a induktory vykazujú fázový jav medzi napätím a celkovým prúdom obvodu, ktorý sa nazýva paralelná rezonancia. Jeho charakteristikou je, že paralelná rezonancia je plne kompenzovaná metóda, ktorá nevyžaduje jalový výkon, ale poskytuje iba výkon požadovaný rezistorom aktívneho výkonu, pričom generuje rezonanciu na minimalizáciu celkového prúdu obvodu a prúd vetvy je zvyčajne väčší ako celkový prúd v obvode. Preto je paralelná rezonancia známa aj ako prúdová rezonancia.
Charakteristiky a rozdiely medzi sériová rezonancia a paralelná rezonancia:
1. Režim rezonancie záťaže možno rozdeliť na dva typy: paralelný invertor a sériový invertor. Hlavné technické charakteristiky a rozdiely medzi sériovým a paralelným meničom sú nasledovné:
Rozdiel medzi sériovými invertormi a paralelnými invertormi spočíva v rôznych oscilačných obvodoch, ktoré používajú, pričom prvé sú v sérii s L, R a C a druhé paralelne s L, R a C.
(1) Záťažový obvod sériového meniča má nízku impedanciu voči napájaciemu zdroju a musí byť napájaný zdrojom napätia. Preto musí byť usmernená a filtrovaná svorka jednosmerného napájania pripojená k veľkému filtračnému kondenzátoru. Pri poruche meniča dochádza k veľkému nárazovému prúdu, čo sťažuje ochranu.
Záťažový obvod paralelného meniča predstavuje vysokú impedanciu pre napájací zdroj a na jej zabezpečenie si vyžaduje zdroj prúdu. Avšak v prípade poruchy meniča bude prúd obmedzený vysokou reaktanciou, ktorá má malý vplyv a je ľahké ju chrániť.
(2) Vstupné napätie sériového meniča je konštantné a výstupné napätie je obdĺžniková vlna. Výstupný prúd je približne sínusový a prevodník vedie uhlové napätie vždy po nule tyristorového prúdu.
Vstupný prúd paralelného meniča je konštantný, výstupné napätie je približne sínusová vlna a výstupný prúd je obdĺžniková vlna. Pred prekročením napätia rezonančného kondenzátora nulou je zaťažovací prúd meniča vždy pred napäťovým uhlom. Inými slovami, obe pracujú pri kapacitnej záťaži.
(3) Sériový invertor je zdroj konštantného napätia. Aby nedochádzalo k súčasnému vedeniu tyristorov na horných a dolných mostíkových ramenách meniča, čo môže spôsobiť skrat v napájaní meniča, je potrebné zabezpečiť jeho najskôr vypnutie a potom zapnutie. To znamená, že všetky tyristory (iné výkonové elektronické zariadenia) by mali byť na určitý čas (t) vypnuté. Rozptýlená indukčnosť, ktorá sa vzťahuje na indukovaný potenciál generovaný indukčnosťou z jednosmerného terminálu k vodiču zariadenia, môže poškodiť zariadenie, preto je potrebné zvoliť pre zariadenie vhodný obvod absorpcie prepätia. Okrem toho, aby sa zabezpečilo, že prúd záťaže bude trvalý a tyristor nebude ovplyvnený vysokým napätím na kondenzátore meniča počas doby vypnutia tyristora, musí byť na oboch koncoch tyristora antiparalelná rýchla dióda.
Paralelný invertor je zdroj konštantného prúdu. Aby sa predišlo veľkému indukovanému potenciálu generovanému filtračnou reaktanciou Ld, prúd musí byť nepretržitý. Inými slovami, je potrebné zabezpečiť, aby sa tyristory na horných a dolných mostíkových ramenách meniča počas periódy meniča najskôr zapli a potom vypli, to znamená, že počas periódy meniča (t) sú všetky tyristory vo vodivom stave. V tomto bode, aj keď je rameno invertorového mostíka priamo pripojené, Ld je dostatočne veľké na to, aby nespôsobilo skrat v jednosmernom napájaní. Dlhý čas komutácie však zníži efektivitu systému, preto je potrebné skrátiť t-gama, teda znížiť hodnotu Lk.
(4) Prevádzková frekvencia sériového meniča musí byť nižšia ako frekvencia vlastných kmitov obvodu záťaže, to znamená, aby sa zabezpečil primeraný čas. V opačnom prípade dôjde v dôsledku priameho spojenia medzi hornou a spodnou časťou k poruche meniča. Mostové rameno striedača.
Prevádzková frekvencia paralelného meniča musí byť o niečo vyššia ako frekvencia vlastných kmitov záťažového obvodu, aby sa zabezpečil primeraný čas spätného napätia t, inak to spôsobí poruchy tyristorového meniča. Ak je však príliš vysoké, spätné napätie tyristora počas prevodníka bude príliš vysoké, čo nie je povolené.
(5) Existujú dva spôsoby regulácie výkonu pre sériové meniče: zmena jednosmerného napájacieho napätia Ud alebo zmena spúšťacej frekvencie tyristora, to znamená zmena účinníka záťaže cos.
Režim regulácie výkonu paralelných meničov môže zmeniť iba jednosmerné napájacie napätie Ud a zmena cos phi tiež zvýši výstupné napätie a výkon meniča, ale povolený rozsah nastavenia je veľmi malý.
(6) V meniči sériového meniča sa tyristor prirodzene vypína. Pred vypnutím sa prúd postupne znižuje na nulu, takže čas vypnutia je krátky a strata je malá. Počas doby komutácie má tyristor dlhší čas vypnutia (t+t -).
V meniči paralelného meniča je tyristor nútený vypnúť pri plnoprúdovej prevádzke. Potom, čo je prúd nútený klesnúť na nulu, je potrebný čas spätného napätia, takže čas vypnutia je dlhší. Naproti tomu sériové invertory sú vhodnejšie pre indukčné vykurovacie zariadenia s vyššími pracovnými frekvenciami.
(7) Tyristory sériového meniča musia vydržať nižšie napätie. Pri použití 380V napájacej siete na napájanie by sa mali použiť 1200V tyristory. Všetky prúdy v zaťažovacom obvode, vrátane komponentov činného a jalového výkonu, by však mali pretekať cez tyristor. Ak tyristor meniča stratí impulz, iba zastaví osciláciu a nespôsobí prevrátenie meniča.
Kryštálové hradlo paralelného meniča musí odolať vysokému napätiu a jeho hodnota sa rýchlo zvyšuje so zvyšujúcim sa uhlom účinníka. Samotná záťaž však vytvorí oscilačnú prúdovú slučku. Invertorovým tyristorom tečie iba aktívny prúd a keď invertorový tyristor občas stratí spúšťací impulz, môže stále udržiavať osciláciu a pracovať relatívne stabilne.
(8) Sériové meniče môžu byť samo-budené alebo samo{2}}budené. Výstupný výkon je možné upraviť zmenou frekvencie spúšťacích impulzov meniča. Paralelné meniče môžu pracovať iba v samočinnom nabudení.
(9) V sériovom meniči je spúšťací impulz tyristora asymetrický a nezavádza prúd jednosmernej zložky, ktorý by ovplyvnil normálnu prevádzku. V paralelných meničoch je však spúšťací impulz tyristora invertora asymetrický, čo môže viesť k zavedeniu jednosmerného prúdu a spôsobiť poruchy.
(10) Sériový frekvenčný menič sa ľahko spúšťa a je vhodný pre pracovné prostredia s častým štartovaním; Paralelné meniče vyžadujú dodatočné štartovacie obvody, ktoré sa ťažko spúšťajú.
(11) V dôsledku pravouhlého vlnového napätia, ktoré nesú tyristory v sériovom meniči, je hodnota du/dt relatívne veľká a kľúčovú úlohu zohráva absorpčný obvod, zatiaľ čo požiadavka di/dt je relatívne nízka. V paralelných meničoch je prúd pretekajúci cez tyristory meniča pravouhlou vlnou, takže sú potrebné väčšie di/dt a nižšie du/dt.
(12) Keď je vzdialenosť medzi indukčnou ohrievacou cievkou sériového meniča a výkonom meniča (vrátane kanálových kondenzátorov) veľká, vplyv na výstupný výkon je malý. Ak sú použité koaxiálne káble alebo sú špirálové vodiče umiestnené čo najbližšie (lepšie skrútené k sebe), efekt nie je významný. V prípade paralelných invertorov by mala byť indukčná vykurovacia cievka umiestnená čo najbližšie k zdroju energie (najmä kanálovému kondenzátoru), inak výrazne zníži výkon a účinnosť.
(13) Napätie na indukčnej cievke sériového invertora a napätie na medzerovom kondenzátore sú Q-násobok výstupného napätia meniča a prúd pretekajúci indukčnou cievkou sa rovná výstupnému prúdu meniča.
Napätie na indukčnej cievke a medzerovom kondenzátore paralelného meniča sa rovná výstupnému napätiu meniča a prúd, ktorý nimi preteká, je Q-násobok výstupného prúdu meniča.
Stručne povedané, paralelné meniče a sériové meniče (zvyčajne označované ako paralelné alebo sériové invertorové napájacie zdroje) majú svoje vlastné technické charakteristiky a oblasti použitia. Z pohľadu aplikácií priemyselného vykurovania sú paralelné invertory široko používané pri tavení, izolácii, prenose tepla, indukčnom ohreve a iných oblastiach s rozsahom výkonu od niekoľkých kilowattov až po desiatky tisíc kilowattov. Sériové invertory sú široko používané v izolácii a aplikáciách s vysokou hodnotou Q a vysoko{2}}frekvenčným indukčným ohrevom pri tavení, jednej až dvoch peciach, s rozsahom výkonu od niekoľkých kilowattov do niekoľkých tisíc kilowattov. V súčasnosti viac ako 90 % napájacích zdrojov s premenlivou frekvenciou používaných v čínskom priemyselnom sektore tvoria paralelné napájacie zdroje s premenlivou frekvenciou.