Em um circuito em série de resistores, capacitores e indutores, o fenômeno da ocorrência de potência, tensão, corrente e fase é chamadoressonância em série. Suas características são: um circuito de resistência pura, onde potência, tensão e corrente possuem fases, a reatância X é igual a zero, a impedância Z é igual à resistência R, e a impedância mínima, corrente, indutância máxima e capacitância do circuito podem gerar tensões muitas vezes maiores que a tensão e alta tensão da fonte de alimentação. Portanto, a ressonância em série também é conhecida como ressonância de tensão.
A tensão de ressonância é sobreposta à tensão original e à ressonância paralela: Em um circuito paralelo, resistores, capacitores e indutores exibem um fenômeno de fase entre a tensão e a corrente total do circuito, que é chamado de ressonância paralela. Sua característica é que a ressonância paralela é um método totalmente compensado que não requer potência reativa, mas apenas fornece a potência exigida pelo resistor de potência ativa, gerando ressonância para minimizar a corrente total do circuito, e a corrente do ramal geralmente é maior que a corrente total no circuito. Portanto, a ressonância paralela também é conhecida como ressonância de corrente.
Características e diferenças entre ressonância em série e ressonância paralela:
1. O modo de ressonância de carga pode ser dividido em dois tipos: inversor paralelo e inversor em série. As principais características técnicas e diferenças entre inversor série e inversor paralelo são as seguintes:
A diferença entre inversores em série e inversores paralelos está nos diferentes circuitos de oscilação que utilizam, sendo o primeiro em série com L, R e C e o último em paralelo com L, R e C.
(1) O circuito de carga do inversor série possui baixa impedância para a fonte de alimentação e precisa ser alimentado por uma fonte de tensão. Portanto, o terminal de alimentação CC retificado e filtrado deve ser conectado a um grande capacitor de filtragem. Quando o inversor apresenta mau funcionamento, ocorre um grande surto de corrente, dificultando a proteção.
O circuito de carga de um inversor paralelo apresenta alta impedância à fonte de alimentação e necessita de uma fonte de corrente para fornecê-la. Porém, em caso de falha do inversor, a corrente será limitada pela alta reatância, que tem pequeno impacto e é fácil de proteger.
(2) A tensão de entrada de um inversor em série é constante e a tensão de saída é uma onda retangular. A corrente de saída é aproximadamente onda senoidal e o conversor sempre avança na tensão angular após a corrente do tiristor ser zero.
A corrente de entrada de um inversor paralelo é constante, a tensão de saída é aproximadamente uma onda senoidal e a corrente de saída é uma onda retangular. Antes que a tensão do capacitor ressonante cruze zero, a corrente de carga do conversor está sempre na frente do ângulo de tensão. Em outras palavras, ambos operam sob cargas capacitivas.
(3) Um inversor em série é uma fonte de alimentação de tensão constante. Para evitar a condução simultânea de tiristores nos braços da ponte superior e inferior do inversor, o que pode causar curto-circuito na alimentação do inversor, é necessário garantir que primeiro seja desligado e depois ligado. Ou seja, todos os tiristores (outros dispositivos eletrônicos de potência) devem ser desligados por um período de tempo (t). A indutância parasita, que se refere ao potencial induzido gerado pela indutância do terminal CC ao cabo do equipamento, pode danificar o equipamento, por isso é necessário escolher um circuito de absorção de tensão de surto adequado para o equipamento. Além disso, para garantir que a corrente de carga seja contínua e o tiristor não seja afetado pela alta tensão no capacitor do conversor durante o período de desligamento do tiristor, deve haver um diodo rápido antiparalelo em ambas as extremidades do tiristor.
Um inversor paralelo é uma fonte de alimentação de corrente constante. Para evitar o grande potencial induzido gerado pela reatância do filtro Ld, a corrente deve ser contínua. Em outras palavras, é necessário garantir que os tiristores nos braços da ponte superior e inferior do inversor sejam primeiro ligados e depois desligados durante o período do conversor, ou seja, todos os tiristores estejam em estado condutor durante o período do conversor (t). Neste ponto, embora o braço da ponte do inversor esteja conectado diretamente, Ld é grande o suficiente para não causar curto-circuito na fonte de alimentação CC. Porém, um longo tempo de comutação reduzirá a eficiência do sistema, sendo necessário encurtar o t-gamma, ou seja, reduzir o valor de Lk.
(4) A frequência de operação do inversor série deve ser inferior à frequência de oscilação natural do circuito de carga, ou seja, para garantir um tempo adequado. Caso contrário, devido à conexão direta entre as partes superior e inferior, o inversor irá funcionar mal. O braço da ponte do inversor.
A frequência de operação de um inversor paralelo deve ser ligeiramente superior à frequência de oscilação natural do circuito de carga para garantir um tempo de tensão reversa apropriado t, caso contrário causará falhas no conversor tiristor. Porém, se for muito alta, a tensão reversa do tiristor durante o conversor será muito alta, o que não é permitido.
(5) Existem dois métodos de regulação de potência para inversores em série: alterando a tensão de alimentação CC Ud ou alterando a frequência de disparo do tiristor, ou seja, alterando o fator de potência da carga cos.
O modo de regulação de potência dos inversores paralelos só pode alterar a tensão da fonte de alimentação CC Ud, e a alteração do cos phi também aumentará a tensão de saída e a potência do inversor, mas a faixa de ajuste permitida é muito pequena.
(6) No conversor do inversor série, o tiristor desliga naturalmente. Antes de desligar, a corrente diminui gradativamente até zero, então o tempo de desligamento é curto e a perda é pequena. Durante o período de comutação, o tiristor possui um tempo de desligamento maior (t+t -).
No conversor de um inversor paralelo, o tiristor é forçado a desligar durante a operação em corrente total. Depois que a corrente é forçada a cair para zero, é necessário um período de tempo de tensão reversa, de modo que o tempo de desligamento é mais longo. Em contraste, os inversores em série são mais adequados para equipamentos de aquecimento por indução com frequências operacionais mais altas.
(7) Os tiristores do inversor série precisam suportar tensões mais baixas. Ao usar uma rede elétrica de 380 V para alimentação, devem ser usados tiristores de 1200 V. Entretanto, todas as correntes no circuito de carga, incluindo componentes de potência ativa e reativa, devem fluir através do tiristor. Se o tiristor do inversor perder o pulso, ele apenas interromperá a oscilação e não fará com que o inversor tombe.
A porta de cristal de um inversor paralelo precisa suportar alta tensão e seu valor aumenta rapidamente com o aumento do fator de potência Ângulo. No entanto, a própria carga formará um circuito de corrente oscilante. Apenas a corrente ativa flui através do tiristor do inversor e, quando o tiristor do inversor ocasionalmente perde o pulso de disparo, ele ainda pode manter a oscilação e funcionar de forma relativamente estável.
(8) Os inversores em série podem ser auto{1}excitados ou auto{2}}excitados. A potência de saída pode ser ajustada alterando a frequência de pulso de disparo do inversor. Os inversores paralelos só podem operar no estado autoexcitado.
(9) Em um inversor em série, o pulso de disparo do tiristor é assimétrico e não introduz corrente componente CC para afetar a operação normal. Porém, em inversores paralelos, o pulso de disparo do tiristor do inversor é assimétrico, o que pode introduzir corrente na componente CC e causar falhas.
(10) O conversor de frequência em série é fácil de iniciar e adequado para ambientes de trabalho de partida frequente; Os inversores paralelos requerem circuitos de partida adicionais, que são difíceis de iniciar.
(11) Devido à tensão de onda retangular suportada pelos tiristores no inversor em série, o valor du/dt é relativamente grande e o circuito de absorção desempenha um papel fundamental, enquanto o requisito di/dt é relativamente baixo. Em inversores paralelos, a corrente que flui através dos tiristores do inversor é uma onda retangular, portanto é necessário um di/dt maior e um du/dt menor.
(12) Quando a distância entre a bobina de aquecimento por indução do inversor em série e a potência do inversor (incluindo capacitores de canal) é grande, o impacto na potência de saída é pequeno. Se forem utilizados cabos coaxiais ou os fios espirais forem colocados o mais próximos possível (melhor torcidos juntos), o efeito não é significativo. Para inversores paralelos, a bobina de aquecimento por indução deve ser colocada o mais próximo possível da fonte de energia (especialmente do capacitor de canal), caso contrário, reduzirá bastante a produção de energia e a eficiência.
(13) A tensão na bobina de indução do inversor série e a tensão no capacitor de gap são Q vezes a tensão de saída do inversor, e a corrente que flui através da bobina de indução é igual à corrente de saída do inversor.
A tensão na bobina de indução e no capacitor de folga de um inversor paralelo é igual à tensão de saída do inversor, e a corrente que flui através deles é Q vezes a corrente de saída do inversor.
Em resumo, inversores paralelos e inversores em série (geralmente chamados de fontes de alimentação de inversores paralelos ou em série) possuem características técnicas e campos de aplicação próprios. Do ponto de vista das aplicações de aquecimento industrial, os inversores paralelos são amplamente utilizados em fundição, isolamento, transferência de calor, aquecimento por indução e outros campos, com uma faixa de potência de vários quilowatts a dezenas de milhares de quilowatts. Os inversores em série são amplamente utilizados em isolamento e aplicações de aquecimento por indução de alto valor Q e alta{2}}frequência em fundição, um a dois fornos, com uma faixa de potência de vários quilowatts a vários milhares de quilowatts. Atualmente, mais de 90% das fontes de alimentação de frequência variável utilizadas no setor industrial da China são fontes de alimentação paralelas de frequência variável.