Σε ένα κύκλωμα σειράς αντιστάσεων, πυκνωτών και επαγωγέων, το φαινόμενο της ισχύος, της τάσης, του ρεύματος και της φάσης ονομάζεταιαπήχηση σειράς. Τα χαρακτηριστικά του είναι: ένα καθαρό κύκλωμα αντίστασης, όπου η ισχύς, η τάση και το ρεύμα έχουν φάσεις, η αντίσταση X είναι ίση με μηδέν, η σύνθετη αντίσταση Z είναι ίση με αντίσταση R και η ελάχιστη σύνθετη αντίσταση, ρεύμα, μέγιστη επαγωγή και χωρητικότητα του κυκλώματος μπορεί να δημιουργήσει τάσεις πολλές φορές μεγαλύτερες από την τάση τροφοδοσίας και την υψηλή τάση. Επομένως, ο συντονισμός σειράς είναι επίσης γνωστός ως συντονισμός τάσης.
Η τάση συντονισμού υπερτίθεται με την αρχική τάση και τον παράλληλο συντονισμό: Σε ένα παράλληλο κύκλωμα, οι αντιστάσεις, οι πυκνωτές και οι επαγωγείς παρουσιάζουν ένα φαινόμενο φάσης μεταξύ της τάσης και του συνολικού ρεύματος του κυκλώματος, το οποίο ονομάζεται παράλληλος συντονισμός. Το χαρακτηριστικό της είναι ότι ο παράλληλος συντονισμός είναι μια πλήρως αντισταθμισμένη μέθοδος που δεν απαιτεί άεργο ισχύ, αλλά παρέχει μόνο την ισχύ που απαιτείται από την αντίσταση ενεργού ισχύος, δημιουργώντας συντονισμό για την ελαχιστοποίηση του συνολικού ρεύματος του κυκλώματος και το ρεύμα διακλάδωσης είναι συνήθως μεγαλύτερο από το συνολικό ρεύμα στο κύκλωμα. Επομένως, ο παράλληλος συντονισμός είναι επίσης γνωστός ως τρέχων συντονισμός.
Χαρακτηριστικά και διαφορές μεταξύ απήχηση σειράς και παράλληλος συντονισμός:
1. Η λειτουργία συντονισμού φορτίου μπορεί να χωριστεί σε δύο τύπους: παράλληλος μετατροπέας και μετατροπέας σειράς. Τα κύρια τεχνικά χαρακτηριστικά και οι διαφορές μεταξύ μετατροπέα σειράς και παράλληλου μετατροπέα είναι τα εξής:
Η διαφορά μεταξύ μετατροπέων σειράς και παράλληλων μετατροπέων έγκειται στα διαφορετικά κυκλώματα ταλάντωσης που χρησιμοποιούν, με τον πρώτο σε σειρά με τα L, R και C και τον δεύτερο να είναι παράλληλα με τα L, R και C.
(1) Το κύκλωμα φορτίου του μετατροπέα σειράς έχει χαμηλή σύνθετη αντίσταση στο τροφοδοτικό και πρέπει να τροφοδοτείται από μια πηγή τάσης. Επομένως, ο διορθωμένος και φιλτραρισμένος ακροδέκτης τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος πρέπει να συνδεθεί σε έναν μεγάλο πυκνωτή φιλτραρίσματος. Όταν ο μετατροπέας δυσλειτουργεί, υπάρχει μεγάλο ρεύμα υπέρτασης, καθιστώντας δύσκολη την προστασία.
Το κύκλωμα φορτίου ενός παράλληλου μετατροπέα παρουσιάζει υψηλή σύνθετη αντίσταση στο τροφοδοτικό και απαιτεί μια πηγή ρεύματος για την παροχή του. Ωστόσο, σε περίπτωση βλάβης του μετατροπέα, το ρεύμα θα περιοριστεί από υψηλή αντίσταση, η οποία έχει μικρό αντίκτυπο και είναι εύκολο να προστατευτεί.
(2) Η τάση εισόδου ενός μετατροπέα σειράς είναι σταθερή και η τάση εξόδου είναι ένα ορθογώνιο κύμα. Το ρεύμα εξόδου είναι περίπου ημιτονοειδές κύμα και ο μετατροπέας οδηγεί πάντα τη γωνιακή τάση αφού το ρεύμα θυρίστορ είναι μηδέν.
Το ρεύμα εισόδου ενός παράλληλου μετατροπέα είναι σταθερό, η τάση εξόδου είναι περίπου ένα ημιτονοειδές κύμα και το ρεύμα εξόδου είναι ένα ορθογώνιο κύμα. Προτού η τάση του πυκνωτή συντονισμού περάσει το μηδέν, το ρεύμα φορτίου του μετατροπέα βρίσκεται πάντα μπροστά από τη γωνία τάσης. Με άλλα λόγια, και τα δύο λειτουργούν κάτω από χωρητικά φορτία.
(3) Ένας μετατροπέας σειράς είναι μια πηγή τροφοδοσίας σταθερής τάσης. Για να αποφευχθεί η ταυτόχρονη αγωγή θυρίστορ στους άνω και κάτω βραχίονες γέφυρας του μετατροπέα, η οποία μπορεί να προκαλέσει βραχυκύκλωμα στην τροφοδοσία ρεύματος του μετατροπέα, είναι απαραίτητο να βεβαιωθείτε ότι πρώτα είναι απενεργοποιημένο και μετά ενεργοποιημένο. Δηλαδή, όλα τα θυρίστορ (άλλες ηλεκτρονικές συσκευές ισχύος) θα πρέπει να είναι απενεργοποιημένα για ένα χρονικό διάστημα (t). Η αδέσποτη επαγωγή, η οποία αναφέρεται στο επαγόμενο δυναμικό που δημιουργείται από την επαγωγή από τον ακροδέκτη DC προς το καλώδιο του εξοπλισμού, μπορεί να βλάψει τον εξοπλισμό, επομένως είναι απαραίτητο να επιλέξετε ένα κατάλληλο κύκλωμα απορρόφησης τάσης υπέρτασης για τον εξοπλισμό. Επιπλέον, για να διασφαλιστεί ότι το ρεύμα φορτίου είναι συνεχές και ότι το θυρίστορ δεν επηρεάζεται από την υψηλή τάση στον πυκνωτή του μετατροπέα κατά τη διάρκεια της περιόδου απενεργοποίησης του θυρίστορ, πρέπει να υπάρχει μια αντιπαράλληλη γρήγορη δίοδος και στα δύο άκρα του θυρίστορ.
Ένας παράλληλος μετατροπέας είναι μια πηγή τροφοδοσίας σταθερού ρεύματος. Προκειμένου να αποφευχθεί το μεγάλο επαγόμενο δυναμικό που δημιουργείται από την αντίδραση φίλτρου Ld, το ρεύμα πρέπει να είναι συνεχές. Με άλλα λόγια, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι τα θυρίστορ στους άνω και κάτω βραχίονες γέφυρας του μετατροπέα είναι πρώτα ενεργοποιημένα και στη συνέχεια απενεργοποιημένα κατά τη διάρκεια της περιόδου του μετατροπέα, δηλαδή όλα τα θυρίστορ βρίσκονται σε αγώγιμη κατάσταση κατά την περίοδο του μετατροπέα (t). Σε αυτό το σημείο, αν και ο βραχίονας της γέφυρας μετατροπέα είναι απευθείας συνδεδεμένος, το Ld είναι αρκετά μεγάλο ώστε να μην προκαλεί βραχυκύκλωμα στην παροχή ρεύματος DC. Ωστόσο, ένας μεγάλος χρόνος εναλλαγής θα μειώσει την απόδοση του συστήματος, επομένως είναι απαραίτητο να συντομεύσετε το t-γάμα, δηλαδή να μειώσετε την τιμή του Lk.
(4) Η συχνότητα λειτουργίας του μετατροπέα σειράς πρέπει να είναι χαμηλότερη από τη φυσική συχνότητα ταλάντωσης του κυκλώματος φορτίου, δηλαδή να εξασφαλίζεται ο κατάλληλος χρόνος. Διαφορετικά, λόγω της άμεσης σύνδεσης μεταξύ του άνω και του κάτω μέρους, ο μετατροπέας θα παρουσιάσει δυσλειτουργία. Ο βραχίονας γέφυρας του μετατροπέα.
Η συχνότητα λειτουργίας ενός παράλληλου μετατροπέα πρέπει να είναι ελαφρώς υψηλότερη από τη φυσική συχνότητα ταλάντωσης του κυκλώματος φορτίου για να διασφαλιστεί ο κατάλληλος χρόνος αντίστροφης τάσης t, διαφορετικά θα προκαλέσει σφάλματα στον μετατροπέα θυρίστορ. Ωστόσο, εάν είναι πολύ υψηλή, η αντίστροφη τάση του θυρίστορ κατά τη διάρκεια του μετατροπέα θα είναι πολύ υψηλή, κάτι που δεν επιτρέπεται.
(5) Υπάρχουν δύο μέθοδοι ρύθμισης ισχύος για μετατροπείς σειράς: αλλαγή της τάσης τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος Ud ή αλλαγή της συχνότητας ενεργοποίησης του θυρίστορ, δηλαδή αλλαγή του συντελεστή ισχύος φορτίου cos.
Η λειτουργία ρύθμισης ισχύος των παράλληλων μετατροπέων μπορεί να αλλάξει μόνο την τάση τροφοδοσίας συνεχούς ρεύματος Ud και η αλλαγή του cos phi θα αυξήσει επίσης την τάση εξόδου και την ισχύ του μετατροπέα, αλλά το επιτρεπόμενο εύρος ρύθμισης είναι πολύ μικρό.
(6) Στον μετατροπέα του μετατροπέα σειράς, το θυρίστορ απενεργοποιείται φυσικά. Πριν την απενεργοποίηση, το ρεύμα μειώνεται σταδιακά στο μηδέν, οπότε ο χρόνος απενεργοποίησης είναι μικρός και η απώλεια μικρή. Κατά τη διάρκεια της περιόδου εναλλαγής, το θυρίστορ έχει μεγαλύτερο χρόνο απενεργοποίησης (t+t -).
Στον μετατροπέα ενός παράλληλου μετατροπέα, το θυρίστορ αναγκάζεται να απενεργοποιηθεί κατά τη λειτουργία πλήρους ρεύματος. Αφού το ρεύμα αναγκαστεί να πέσει στο μηδέν, απαιτείται μια περίοδος χρόνου αντίστροφης τάσης, επομένως ο χρόνος απενεργοποίησης είναι μεγαλύτερος. Αντίθετα, οι μετατροπείς σειράς είναι πιο κατάλληλοι για εξοπλισμό επαγωγικής θέρμανσης με υψηλότερες συχνότητες λειτουργίας.
(7) Τα θυρίστορ του μετατροπέα σειράς πρέπει να αντέχουν χαμηλότερες τάσεις. Όταν χρησιμοποιείτε ηλεκτρικό δίκτυο 380V για τροφοδοσία, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται θυρίστορ 1200V. Ωστόσο, όλα τα ρεύματα στο κύκλωμα φορτίου, συμπεριλαμβανομένων των στοιχείων ενεργού και αέργου ισχύος, θα πρέπει να ρέουν μέσω του θυρίστορ. Εάν το θυρίστορ του μετατροπέα χάσει τον παλμό του, θα σταματήσει μόνο την ταλάντωση και δεν θα προκαλέσει την ανατροπή του μετατροπέα.
Η κρυσταλλική πύλη ενός παράλληλου μετατροπέα πρέπει να αντέχει την υψηλή τάση και η τιμή της αυξάνεται γρήγορα με την αύξηση του συντελεστή ισχύος Γωνία. Ωστόσο, το ίδιο το φορτίο θα σχηματίσει έναν βρόχο ταλαντούμενου ρεύματος. Μόνο ενεργό ρεύμα ρέει μέσω του θυρίστορ του μετατροπέα και όταν το θυρίστορ του μετατροπέα χάνει περιστασιακά τον παλμό σκανδάλης, μπορεί να διατηρήσει την ταλάντωση και να λειτουργεί σχετικά σταθερά.
(8) Οι μετατροπείς σειράς μπορεί να είναι αυτο-διέγερτοι ή αυτοδιέγερτοι-. Η ισχύς εξόδου μπορεί να ρυθμιστεί αλλάζοντας τη συχνότητα παλμού σκανδάλης του μετατροπέα. Οι παράλληλοι μετατροπείς μπορούν να λειτουργήσουν μόνο σε κατάσταση αυτοδιέγερσης.
(9) Σε έναν μετατροπέα σειράς, ο παλμός ενεργοποίησης του θυρίστορ είναι ασύμμετρος και δεν εισάγει ρεύμα συνιστώσας συνεχούς ρεύματος για να επηρεάσει την κανονική λειτουργία. Ωστόσο, στους παράλληλους μετατροπείς, ο παλμός ενεργοποίησης του θυρίστορ του μετατροπέα είναι ασύμμετρος, γεγονός που μπορεί να εισάγει ρεύμα συνιστώσας συνεχούς ρεύματος και να προκαλέσει σφάλματα.
(10) Ο μετατροπέας συχνότητας σειράς είναι εύκολος στην εκκίνηση και κατάλληλος για περιβάλλοντα εργασίας συχνής εκκίνησης. Οι παράλληλοι μετατροπείς απαιτούν πρόσθετα κυκλώματα εκκίνησης, τα οποία είναι δύσκολο να ξεκινήσουν.
(11) Λόγω της ορθογώνιας κυματικής τάσης που φέρουν τα θυρίστορ στον μετατροπέα σειράς, η τιμή du/dt είναι σχετικά μεγάλη και το κύκλωμα απορρόφησης παίζει βασικό ρόλο, ενώ η απαίτηση di/dt είναι σχετικά χαμηλή. Στους παράλληλους μετατροπείς, το ρεύμα που διαρρέει τα θυρίστορ του μετατροπέα είναι ένα ορθογώνιο κύμα, επομένως απαιτείται μεγαλύτερο di/dt και χαμηλότερο du/dt.
(12) Όταν η απόσταση μεταξύ του επαγωγικού πηνίου θέρμανσης του μετατροπέα σειράς και της ισχύος του μετατροπέα (συμπεριλαμβανομένων των πυκνωτών καναλιού) είναι μεγάλη, η επίπτωση στην ισχύ εξόδου είναι μικρή. Εάν χρησιμοποιηθούν ομοαξονικά καλώδια ή τα σπειροειδή καλώδια τοποθετηθούν όσο το δυνατόν πιο κοντά (καλύτερα στριμμένα μεταξύ τους), το αποτέλεσμα δεν είναι σημαντικό. Για παράλληλους μετατροπείς, το πηνίο επαγωγικής θέρμανσης πρέπει να τοποθετείται όσο το δυνατόν πιο κοντά στην πηγή ισχύος (ειδικά στον πυκνωτή του καναλιού), διαφορετικά θα μειώσει σημαντικά την ισχύ εξόδου και την απόδοση.
(13) Η τάση στο πηνίο επαγωγής του μετατροπέα σειράς και η τάση στον πυκνωτή διακένου είναι αμφότερες Q φορές την τάση εξόδου του μετατροπέα και το ρεύμα που διαρρέει το πηνίο επαγωγής είναι ίσο με το ρεύμα εξόδου του μετατροπέα.
Η τάση στο πηνίο επαγωγής και στον πυκνωτή διακένου ενός παράλληλου μετατροπέα είναι ίση με την τάση εξόδου του μετατροπέα και το ρεύμα που ρέει μέσα από αυτά είναι Q επί του ρεύματος εξόδου του μετατροπέα.
Συνοπτικά, οι παράλληλοι μετατροπείς και οι μετατροπείς σειράς (που συνήθως αναφέρονται ως τροφοδοτικά παράλληλων ή σειριακών μετατροπέων) έχουν τα δικά τους τεχνικά χαρακτηριστικά και πεδία εφαρμογής. Από την άποψη των βιομηχανικών εφαρμογών θέρμανσης, οι παράλληλοι μετατροπείς χρησιμοποιούνται ευρέως στην τήξη, τη μόνωση, τη μεταφορά θερμότητας, την επαγωγική θέρμανση και άλλους τομείς, με εύρος ισχύος από αρκετά κιλοβάτ έως δεκάδες χιλιάδες κιλοβάτ. Οι μετατροπείς σειράς χρησιμοποιούνται ευρέως σε εφαρμογές μόνωσης και υψηλής τιμής Q και υψηλής{2}}επαγωγικής θέρμανσης σε κλίβανους τήξης, ενός έως δύο, με εύρος ισχύος από αρκετά κιλοβάτ έως αρκετές χιλιάδες κιλοβάτ. Επί του παρόντος, περισσότερο από το 90% των τροφοδοτικών μεταβλητής συχνότητας που χρησιμοποιούνται στον βιομηχανικό τομέα της Κίνας είναι τροφοδοτικά παράλληλης μεταβλητής συχνότητας.